Colaborarea interdisciplinară între biologi și ingineri a condus la dezvoltarea unui liliac robotizat, oferind perspective inovatoare asupra modului în care liliecii reali utilizează ecolocația pentru a pescui în condiții de întuneric complet.
Prin simularea zborului și a „vederii” bazate pe sunet, cercetătorii au reușit să testeze teorii vechi de ani despre modul în care aceste mamifere zburătoare identifică rapid prada ascunsă pe frunze, chiar și în medii extrem de aglomerate, precum pădurile tropicale, conform publicației Popular Science.
Rezultatele sunt prezentate într-un studiu recent publicat în Journal of Experimental Biology și susțin în cea mai mare parte ipotezele anterioare formulate de cercetătoarea Inga Geipel, expert în lilieci și cercetător asociat la Smithsonian Tropical Research Institute.
Deși aceste concluzii erau anticipate, Geipel menționează că rezultatele sunt satisfăcătoare nu din motive personale, ci pentru a demonstra încă o dată eficiența remarcabilă a liliecilor ca predatori perfect adaptate mediului lor.
Cum funcționează ecolocația și de ce era necesar un liliac robotic
Liliecii utilizează ecolocația pentru orientare și capturare a hranei, emițând sunete scurte și rapide și analizând ecourile care se întorc după impactul cu obiectele din jur.
Diferențele în timp și intensitate ale acestor ecouri le permit mamiferelor să construiască o „hartă sonoră” detaliată a mediului ambiental.
Procesul poate fi comparat, la nivel conceptual, cu tehnologia LiDAR folosită de vehiculele autonome, însă liliecii realizează acest lucru fără senzori multipli sau algoritmi complecși, bazându-se doar pe cele două urechi și pe emisia de sunete.
Mecanismul fundamental al ecolocației, cunoscut de mult timp, rămânea totuși neclar în ceea ce privește modul în care liliecii identifică prada în păduri dense, unde mii de frunze goale pot produce ecouri care pot încurca semnalele relevante.
Cercetări anterioare indicau că liliecii cu urechi mari, precum Micronycteris microtis, abordau frunzele sub un anumit unghi, astfel încât acestea reflectau sunetul în mod predictibil, în timp ce frunzele cu insecte atașate ofereau ecouri mai puternice și mai difuz.
O problemă practică era dacă liliecii ar trebui să analizeze orientarea fiecărei frunze; acest proces ar deveni extrem de ineficient. Astfel, a apărut întrebarea centrală a studiului: această strategie este suficient de simplă pentru funcționarea într-un mediu real, complex?
Ce a demonstrat experimentul cu liliacul robot
Pentru a răspunde acestei întrebări, echipa a construit un liliac robotic care reproduce funcțional, nu estetic, mecanismul de vânătoare al liliecului real.
Dispozitivul include un braț robotic cu un emițător sonar, care imită sunetele produs de lilieci, și microfoane binaurale ce simulează urechile.
Sistemul este montat pe o șină liniară de aproximativ trei metri, simulând un traseu de zbor într-un spațiu controlat de laborator.
„Frunzele” au fost create din carton printat 3D, iar unele dintre ele aveau plasată o libelulă artificiale pentru a reprezenta prada.
Robotul a emis impulsuri sonore la intervale regulate, iar datele din ecouri au fost analizate în timp real. În total, au fost efectuate peste 45 de teste, cu configurații variate de frunze, cu și fără „insecte”.
Rezultatele au fost convingătoare: liliacul robotic a identificat corect frunzele cu pradă în 98% dintre cazuri și a avut puține alarme false pe frunzele goale.
Este important de menționat că sistemul a reușit această performanță fără a evalua orientarea frunzelor, confirmând ideea că liliecii se bazează pe un principiu simplu: urmăresc ecourile puternice și stabile peste un anumit prag și ignoră cele slabe.
Deși studiul s-a concentrat pe o singură specie, cercetătorii consideră că această strategie ar putea fi aplicată și altor specii de lilieci.
Pe termen lung, aceste cercetări nu doar contribuie la înțelegerea comportamentului animalelor, ci pot stimula dezvoltarea unor sisteme robotice sau tehnologii de navigație mai eficiente.
După cum afirmă Geipel, explorarea modului în care liliecii „văd” prin sunet este încă în desfășurare, iar numeroase mecanisme rămân de descoperit.