喵星人要拯救世界!貓胡須可幫機(jī)器人感應(yīng)方向
貓咪、老鼠等一些有胡須的動(dòng)物具備了我們沒有的感官功能。除了可以輕松完成迷宮和通過舔舐來確認(rèn)“我們的臉上是否粘有燒烤醬”以外,科學(xué)家們已證實(shí),一些動(dòng)物能夠使用不斷抖動(dòng)的胡須來感知風(fēng)向,而這一能力為未來具有方向感應(yīng)功能的機(jī)器人開發(fā)工作提供了有價(jià)值的參考。
由麥考密克西北大學(xué)工程學(xué)院學(xué)生組成的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),老鼠會(huì)使用用自己的胡須來尋找氣流的來源。雖然這是一個(gè)常識,但科學(xué)家們一直沒有辦法證明這一點(diǎn),而他們卻做到了。
在該實(shí)驗(yàn)中,研究報(bào)告的聯(lián)合作者Yan Yu與Matthew Graff將5臺風(fēng)扇擺放在了直徑6英尺的圓桌邊緣。在每次試驗(yàn)中,他們會(huì)隨機(jī)選擇一臺風(fēng)扇對著位于桌面相對位置的“起始門”吹風(fēng),老鼠必須從“起始門”出發(fā)朝工作中的風(fēng)扇前進(jìn),然后鉆入風(fēng)扇正下方與其身體等大的洞。這五個(gè)洞(每臺風(fēng)扇前方各一個(gè))通向桌子下方的隧道,而選對風(fēng)扇的老鼠可以得到獎(jiǎng)勵(lì)。安裝在桌子上方的攝像機(jī)記錄下了老鼠在實(shí)驗(yàn)中的所有行為。
在最后一輪試驗(yàn)期間,學(xué)生們利用無痛的方式剪短了一些老鼠的胡須,這大約降低了它們20%的感應(yīng)能力。最后發(fā)現(xiàn),老鼠們能夠使用任何感應(yīng)數(shù)據(jù)來執(zhí)行任務(wù) ,比如“感知皮毛上的風(fēng)向”或把“小鼻子探進(jìn)風(fēng)里”,但是結(jié)果很明顯,胡須在完成任務(wù)中的作用最大。
研究實(shí)驗(yàn)的一位參與者 Chris Bresee很興奮地表示:
“很明顯,老鼠結(jié)合了多條線索!但老鼠更依賴它們的胡須,這能表明胡須有助于風(fēng)力感應(yīng),而自然環(huán)境中的野生老鼠也不例外”。
其實(shí),該研究小組進(jìn)行該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)還有一個(gè)更重要的目的。他們正在開發(fā)可用于機(jī)器人的“氣流傳感器”,其中一個(gè)環(huán)節(jié)就是制作“可在風(fēng)中顫動(dòng)的可彎曲系統(tǒng)”。研究人員可以讀取胡須根部的接收器并轉(zhuǎn)換成位置數(shù)據(jù)。這意味著未來的機(jī)器人可以利用這些傳感器來讀取自己的方位,感知自己的運(yùn)行速度,甚至能夠分辨出高低氣壓區(qū)。
為該實(shí)驗(yàn)提供指導(dǎo)的工程學(xué)院教授Mitra Hartmann認(rèn)為:
“在定位氣味源時(shí),‘預(yù)估氣流結(jié)構(gòu)’這一環(huán)節(jié)非常重要。此外,氣味定位對于尋找炸藥、化學(xué)品泄漏以及生物制劑都有著非同尋常的意義。而這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果為我們創(chuàng)造了一個(gè)可以深入進(jìn)行機(jī)器人定位及方位感應(yīng)研究的良好開端。”
當(dāng)然,雖然不知道未來那些長出胡須的機(jī)器人對我們的生活有多大意義,但有一個(gè)可以幫我們找到屋子里不知道散落到哪里的香水瓶或臭襪子的“小助手”還是很有必要的。