未来的一些机器人将通过昆虫的眼睛来看世界。在本周发表于《英国皇家学会界面杂志》的一项研究中，研究人员开发出一种软件，让机器能够像蜻蜓一样精确地追踪移动的物体。
尽管蜻蜓的大脑微小，视觉分辨率极低，但它们仍然能够以超过 95% 的准确率捕捉猎物，即使在杂乱的背景下，例如其他昆虫的蜂群。更重要的是，它们可以在时速超过 60 英里（约 96.5 公里）的情况下完成这一切。
该研究的首席作者 Zahra Bagheri 表示，研究人员正在开发的机器人看起来更像是一辆黄色的 Tonka 卡车，而不是会飞的昆虫，但重要的是，它的视觉系统未来可用于智能汽车、仿生学和监控等领域。
“世界上有许多实验室正在开发模仿动物的机器人，”她说。“我们感兴趣的是算法。”
为了获得算法所需的数据，Bagheri 的团队首先识别了蜻蜓大脑中专门追踪微小移动物体的神经元，这些神经元赋予了昆虫追踪和拦截猎物的惊人能力。在实验室里，研究人员剪掉了蜻蜓的翅膀，并在其头部钻了一个小孔，以便将电极连接到神经元上。在一个类似于《发条橙》中康复场景的方法中，研究人员将蜻蜓放在显示器前，向它们展示不同的刺激，同时记录来自神经元的数据。
Bagheri 说，研究人员发现蜻蜓过滤噪声的能力有助于它们追踪沿连续轨迹移动的目标。她将这种过滤刺激的方法与深度睡眠的人进行了比较。
“你可能是一个睡得更深的人，也可能是一个睡得比较轻的人，”Bagheri 说。“睡得深的人不会对所有事情都醒来，只有闹钟才能让他们醒来。睡得轻的人可能会被任何刺激惊醒。”
蜻蜓还具有“主动注视控制”功能，它们的眼睛是固定的，只能转动头部。这迫使它们将目标保持在视野的五度范围内。这是 Bagheri 和她的团队创建的追踪算法的一个重要组成部分。
“我们的系统不是试图让目标完美地保持在其视野的中心，而是锁定背景，让目标在其背景上移动，”她说。
研究人员通过让算法分析虚拟模拟的外部世界中的移动目标来测试其运动追踪能力。他们拍摄了澳大利亚阿德莱德周围的自然风景照片，并使用计算机将它们拼接成一个圆柱形的全景图。然后，他们让算法追踪三维空间中移动的物体，相当于一个虚拟的蜻蜓之眼。结果令人鼓舞：在杂乱的环境中定位目标时，他们的算法比其他类似程序快了 20 倍。Bagheri 表示，使用该视觉系统的机器人可能在未来几个月内完成。
模仿昆虫的视觉在机器人领域并非新鲜事。在 2013 年发表于《PNAS》的一项研究中，研究人员创造了一个弯曲的机器人眼睛，它会产生类似果蝇复眼般的马赛克效果，使其拥有宽广的视野和出色的运动探测能力。就在去年三月，一款重仅三盎司的微型无人机使用基于蜜蜂视觉系统的设备，在不使用大型加速度计的情况下，帮助它在不平坦的地形上进行视觉定位和保持水平。
