科学家将微型摄像头绑在甲虫身上,以获得虫子的视角

轻如鸿毛的相机可以让我们从新的视角观察你的后院。
Beetle with camera on back.
为小小冒险摄影师设计的小巧相机。Mark Stone/华盛顿大学

你是否曾想过,如果你的身高比现在高几英尺或矮几英尺,世界会是什么样子?即使是几英寸的变化,也可能让世界显得有些不同。如果你很高,你可能会看到更多人的头顶;如果你很矮,你可能需要仰头。但如果你只有甲虫那么大,几乎可以肯定,世界会与我们人类习惯的世界截然不同。

然而,要从微小昆虫的视角看世界,却极具挑战性。对于我们当中最微小的生物来说,绑上一个便携式相机,更像是被巨石压顶。华盛顿大学的几位工程师希望改变这种情况,他们不断挑战相机的极限,探索使用活体微型摄影师而非机器人替代品,我们可以收集到什么类型的信息。

科学家们开发了一种极其微小的黑白相机,可以舒适地安装在活体甲虫上——特别是装死甲虫和皮纳凯特甲虫。该设备直接将照片和视频流式传输到iPhone上,精确地展示了甲虫所看到的画面:从看起来像凶猛灰熊的松鼠,到像山一样巨大的卡车。上周,他们在《科学机器人》杂志上发表了他们的研究成果。

整个系统大约重扑克牌的十分之一,功耗极低,通过模仿甲虫的转向机制,使镜头保持指向甲虫所看的地方——它使用一个机械臂在视野范围内摆动。该研究的作者之一、华盛顿大学机械工程助理教授Sawyer Fuller说,有些昆虫会转动头部以转向它们想看的目标。Fuller在新闻稿中表示,由于这使得相机能够捕捉到更小、更精确的区域,“(机械臂)比在整个视野范围内都使用高分辨率更能节省电量。”

Photos from bug camera.
甲虫在几张黑白照片中看到的景象。科学机器人

该团队还制造了完全独立的昆虫大小的机器人,作为其微型相机的载体。这些机器人对于可能需要更多控制的任务很有用,比如可能需要探索封闭管道等狭小空间,华盛顿大学电气与计算机工程系博士生、该研究的联合第一作者Vikram Iyer说。

An insect-sized robot built to carry the wee camera around.
用于携带微型相机的昆虫大小的机器人,其灵活性和能量都不如其活体同类。MARK STONE UPHOTO UW/ Mark Stone

但是,移动机器人所需的振动会产生模糊的图像。每隔几厘米就停止和启动一次可以得到更清晰的图像,但当然,这不像安装在六条腿的虫子身上的相机那样能准确地反映一只真正的甲虫的体验。更不用说,机器人需要充电才能运行几分钟到一小时,而虫子可以连续运行数小时。此外,Iyer说,使用甲虫作为摄影师的另一个好处是它能够跳过岩石和棘手的地形。

Iyer在新闻稿中说:“这是我们第一次从一只正在行走的甲虫的背后获得第一人称视角。”

未来,作者们希望这些微型相机能够实现无电池运行,并降低功耗,甚至可能是太阳能供电。这样,我们就能更深入地了解甲虫的生物学,比如什么刺激会引起它们的注意,以及它们在发现感兴趣的东西后会做什么。而且,毕竟,谁不想看到更多我们最小的后院邻居的真实生活画面呢?




 

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Sara Kiley Watson 是 Popular Science 的撰稿人,自 2021 年起负责可持续发展报道。她于 2017 年作为实习生开始在 PopSci 工作,并于 2019 年全职加入团队担任编辑助理。


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