用甲虫的视角看世界

2021-08-14 22:56:43简爱
知识窗 2021年2期
关键词:系统研究

简爱

许多人对小生物的视角感到好奇,这种视角也常常被脑洞大开的影视剧编导们拍摄出来。如在电影《蚁人》中,主人公通过缩小身体尺寸可以随意穿梭于各种岩石缝隙间。那么,小生物眼中的世界果真如电影中看到的一样吗?以小生物的视角看东西,除了满足人们的好奇心,还能带来什么好处呢?

最近,华盛顿大学的研究人员发明了一种小巧、高效的微型机器人视觉系统,该系统总重量只有248毫克,相当于一张崭新1元人民币重量的三分之一。它能被安装在甲虫的背部,以每秒1到5帧的速度向智能手机实时传输视频。

研究人员之所以选择甲虫,主要是因为它浑身布满外骨骼,身体比较结实、抗折腾,也能背得动微型机器人。选好载体后,接下来是如何实现微型机器人的视觉功能。长期以来,复杂的视觉系统必然伴随大尺寸、高能耗的问题,而微型机器人要么无法安装,要么必须携带一根长长的高续航电线。

为了创造低能耗、轻重量的无线摄像系统,研究人员对一系列生物的视觉系统进行了研究。研究表明,动物的视觉需要很大的能量,不过,在漫长的进化过程中,昆虫学会了一整套节能办法。比如,苍蝇会用10%到20%的静息能量来驱动大脑,而大脑大部分要用于视觉处理,仅一个视网膜就能消耗其代谢能量的8%。为了降低能量,它们只在视网膜一小片区域發展高分辨视觉功能,多转头少动身体,甚至只转动眼睛。

这套微型机器人视觉系统,可以说是昆虫视觉系统的人工版。……

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