Роботи вчаться орієнтуватися як мурахи та птахи

У новій системі навігації для роботів, натхненній поведінкою тварин, вчені створили альтернативу GPS, яка працює навіть у найскладніших умовах.

Дослідники розробили унікальну систему автономної навігації, засновану на спостереженнях за мурахами, птахами та гризунами. Традиційні сенсори і камери часто втрачають ефективність у запилених, темних або пошкоджених середовищах, що значно обмежує можливості роботів. На відміну від них, тварини мають надзвичайно адаптивні стратегії орієнтації, що забезпечують їхнє виживання.

Першу складову системи запозичено в мурах роду Cataglyphis. Ці комахи використовують внутрішній підрахунок кроків і напрямок руху для орієнтації. Вчені створили аналогічну нейронну мережу з низьким енергоспоживанням, що виконує функцію внутрішнього педометра. Навіть у шумових умовах ця система зберігає стабільність навігації.

Другий елемент — пташиний. Міграційні птахи орієнтуються за магнітним полем Землі, поляризованим світлом, положенням Сонця і місцевими об’єктами. Роботи можуть імітувати ці механізми за допомогою квантового магнітометра та поляризаційного компаса. Як зазначає команда, «навіть при виході з ладу одного з сенсорів система миттєво компенсує втрату іншими засобами».

Третя складова натхненна гризунами. Щури формують когнітивні карти у гіпокампі, оновлюючи їх лише за значних змін у навколишньому середовищі. Робот отримує аналогічну здатність: оновлює карту лише при виявленні важливих орієнтирів, знижуючи енергоспоживання і навантаження на процесор.

«Ми хочемо, щоб робот міг навчатися так само, як це робить мозок — безперервно та автономно», — пояснює Шейкдер Чандан, перший автор дослідження. Команда планує інтегрувати у систему технології на основі мемристивних синапсів, які імітують біологічну гнучкість мозку.