תן למחושים לעוף במקומך

זבובי הפירות (המוכרים גם בשם דרוזופילה) משמשים לרוב כמושא מחקר בתחום הגנטיקה. לא כאלה הזבובונים של צוות המחקר של אוניברסיטת CalTech (קליפורניה) – אלה מהווים מודל לחקר תעופה.

מאת: מאיה גבעון

זבובי הפירות (המוכרים גם בשם דרוזופילה) משמשים לרוב כמושא מחקר בתחום הגנטיקה. לא כאלה הזבובונים של צוות המחקר של אוניברסיטת CalTech (קליפורניה) – אלה מהווים מודל לחקר תעופה.
במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העט Proceedings of the National Academy of ScienceProceedings of the National Academy of Science, מתפרסמות תובנות חדשות לגבי יכולתם של הזבובים לשמור על מהירות קבועה ביחס לקרקע, גם בתנאים של רוח משתנה. התפיסה הרווחת מיחסת לעיניהם המורכבות של הזבובים – כמו גם של חרקים מעופפים אחרים – את תפקיד המפתח בהתמצאות במרחב, ולפיכך גם בשליטה ובקרה על התעופה, כולל שמירה על מהירות קבועה והתאמת המהירות להתנגדות הרוח. עם זאת, ניסויים אחרונים העלו ממצאים מפתיעים.

הזבובונים במעבדות קל טק בקליפורניה הוכנסו למנהרת רוח, וצולמו בכל זמן נתון על ידי חמש מצלמות, ומזוויות שונות. המצלמות הזינו את הנתונים למחשב שתפקידו לנתח את תנועת הזבובונים (כיוון, מהירות, תאוצה וכו’). בעת שאלה נחשפו לפרצי רוח מהירה, במהירות של חצי מטר לשניה, הם הפגינו התנהגות הפוכה מהמצופה: ברגע הראשון הם האיצו כאשר הרוח הגיחה מאחוריהם, או האטו אם הרוח באה מולם. מייד לאחר מכן תוקנה תנועתם והם חזרו למהירות קבועה ומבוקרת.
צוות החוקרים סבר כי כוח החישוב הנדרש ממערכת הראיה גדול ביותר ולכן איטי יחסית – ותהה אם קיים חיישן נוסף המפצה על העיכוב בתגובת מערכת הראיה. הפתרון התגלה במחושי הזבובים. בניסוי אחר, זבובים שמחושיהם הוסרו עדיין האיצו עם כיוון הרוח, אך הפגינו חוסר יכולת לחזור ולשמור על מהירות קבועה ביחס לקרקע.
כדי לבחון את תפקיד מערכת הראיה באופן נפרד, תכנן הצוות ניסוי, בו הוקרנה אנימציה על קירות מנהרת הרוח במהירות שאמורה הייתה להטעות את הזבובים להרגיש שאין שינוי במהירות הרוח. גם בניסוי זה, הזבובים הגיבו בשינוי תאוצה פתאומי עם כיוון הרוח – אך לא היו מסוגלים לחזור למהירות קבועה.
מכאן הסיקו החוקרים כי חיישני הרוח על מחושי הזבובים אחראים לחישה ולתגובה המהירה לשינוים במהירות הרוח, בעוד שהמידע המתקבל ממערכת הראיה בעיכוב מסייע להם לשוב ולחזור למהירות קבועה ולשמור עליה לאורך זמן. יש כאן למעשה מנגנון של פיצוי וחיסכון: במקום להתבסס רק על המערכת ה”יקרה” והאיטית של הראיה, האחריות על הפונקציה פוצלה לחיישן נוסף – פשוט ו”זול” הרבה יותר, הנמצא על המחושים ומספק מענה נקודתי ומהיר לצורך מוגבל.
מודל זה עשוי להוות השראה לבניית רובוטים מעופפים קטנים, שגם בהם שמירה על מהירות קבועה מהווה אתגר המצריך חיישנים שבחלקם כח החישוביות הנדרש גדול ומאט את הפעילות. שימוש בחיישן פשוט נוסף לחישוב פונקציה זו עשוי לפתור את הבעיה.

למקור הידיעה