Нелегко использовать образы, которые приходят через ваши глаза, когда вы решаете, что должны делать ваши ноги или крылья. Ключевым аспектом здесь является кажущееся движение предметов во время вашего движения. "Как будто вы едете в поезде", - объясняет Чикка. "Кажется, что деревья поблизости движутся быстрее, чем дома вдалеке. Насекомые используют эту информацию, чтобы определить, насколько далеко находятся предметы. Это хорошо работает при движении по прямой, но в реальности все не так просто.

Перемещение по кривым делает проблему слишком сложной для насекомых. Чтобы с их ограниченными умственными способностями все было под контролем, они корректируют свое поведение: летят по прямой, делают поворот, затем снова по прямой. Чикка объясняет: "Из этого мы извлекаем следующий урок: если у вас недостаточно ресурсов, вы можете упростить проблему своим поведением".

Мозги на колесах

В поисках нейронного механизма, управляющего поведением насекомых, аспирант Торбен Шепе разработал модель их нейронной активности и небольшого робота, который использует эту модель для навигации. Все это было сделано под руководством Чикки и в тесном сотрудничестве с нейробиологом Мартином Эгельхаафом из Билефельдского университета, который помог определить принципы вычислений насекомых.

Модель Schoepe основана на одном главном принципе: всегда направляйтесь в область с наименьшим видимым движением. Он велел своему роботу проехать по длинному "коридору", состоящему из двух стен со случайным рисунком на них, и робот расположился в центре коридора, как это обычно делают насекомые.

В других (виртуальных) средах, таких как пространство с препятствиями или небольшими отверстиями, модель Шепе также демонстрировала поведение, сходное с поведением насекомых. "Модель настолько хороша, - заключает Чикка, - что, как только вы ее настроите, она будет работать в любых условиях. В этом прелесть этого результата.'

Запрограммированный, а не выученный

Тот факт, что робот может ориентироваться в реалистичной среде, не нов. Скорее, модель дает представление о том, как насекомые выполняют свою работу и как им удается делать все так эффективно. Чикка объясняет: "Большая часть робототехники не связана с эффективностью. Мы, люди, склонны осваивать новые задачи по мере взросления, и в робототехнике это отражается в текущей тенденции машинного обучения. Но насекомые способны летать сразу с рождения. Эффективный способ делать это встроен в их мозг.'

Аналогичным образом вы могли бы повысить эффективность компьютеров. Чикка показывает чип, который ранее разработала ее исследовательская группа: полоску с площадью поверхности, которая меньше, чем клавиша на вашей клавиатуре. В будущем она надеется также включить это специфическое поведение насекомых в чип. Она комментирует: "Вместо использования компьютера общего назначения со всеми его возможностями вы можете создать специальное аппаратное обеспечение; крошечный чип, который выполняет эту работу, делая вещи намного меньше и энергоэффективнее".

Элизабетта Чикка является частью Центра когнитивных систем и материалов Гронингена (CogniGron). Его миссия заключается в разработке системных парадигм, ориентированных на материалы, для когнитивных вычислений, основанных на моделировании и обучении на всех уровнях: от материалов, которые могут обучаться, до устройств, схем и алгоритмов.