Loading

Безопасная вертикальная посадка: пчелиная версия

Создано 05.11.2013 11:19
Автор: Евгений

Безопасная вертикальная посадка: пчелиная версия
Посадка – это, наверное, самый нервирующий этап любого полета. Для безопасного приземления пилоту необходимо знать скорость самолета и расстояние до посадочной полосы. Его задача – снизить скорость воздушного судна до нуля именно в ту секунду, когда колеса коснутся земли. И это непростой трюк.
А вот пчелы отлично садятся, не имея таких преимуществ, как восприятие человека, сложнейшие инструменты и стереоскопическое (трехмерное) видение. Как им это удается?
Этим вопросом задалась ученая Лундского университета Эмили Берд в сотрудничестве со своими коллегами.

Умение приземляться
Садясь на горизонтальную поверхность, медоносные пчелы используют нечто под названием «оптический поток», который помогает определить скорость насекомого. Оптический поток дает пчелам (как и нам) возможность определять скорость движения на основании того, как быстро объекты проходят перед глазами.
Если вы едете по трассе, и деревья быстро проносятся мимо, вы знаете, что движетесь с большой скоростью. Если вы едете медленно, то и деревья проплывают медленнее перед глазами.
То же самое происходит и с летящей пчелой. Но этим насекомым часто приходится садиться на вертикальную поверхность, такую как лепестки цветов, чтобы собрать пыльцу или нектар. Как же пчелы определяют скорость, когда оптический поток недоступен?
Эмили Берд и ее коллеги обучили пчел садиться на экспериментальный аппарат, состоящий из вертикально ориентированного плексигласового диска с трубкой в середине, подключенной к устройству, подающему сахар.
Когда пчелы садились на трубку, они имели возможность подползти к подающему сахар устройству. Исследователи снимали на видео, как пчелы приближались к аппарату, анализируя скорость и траекторию полета и посадки. Они обнаружили, что по мере приближения к цели пчела летела все медленнее.
Эксперимент повторялся несколько раз, и с каждым разом ученые меняли рисунок на диске (на шахматную доску, концентрические круги и изображение кусочка пирога). Садясь на рисунок шахматной доски и концентрических кругов, пчелы сбрасывали скорость приблизительно равномерно. Приближаясь к рисунку куска пирога, насекомые не замедлялись до тех пор, пока практически не врезались в диск.
Таким образом, как поняли ученые, рисунки шахматной доски и концентрических кругов в глазах пчелы увеличивались по мере приближения к диску, тогда как рисунок пирога не производил такой эффект. Берд и ее коллеги предположили, что пчелы используют зрительно увеличивающийся образ для изменения скорости, пока не будет обеспечено равномерное движение; рисунок на диске увеличивался с постоянной скоростью.
Чтобы подтвердить версию, что пчелы использовали уровень зрительного увеличения изображения для подбора скорости, исследователи использовали знакомую оптическую иллюзию – спираль. Во время вращения по часовой стрелке кажется, что она расширяется. При вращении спирали в обратном направлении создается иллюзия уменьшения.Безопасная вертикальная посадка: пчелиная версия
Сначала Берд и ее коллеги определили, что пчелы, подлетая к диску с неподвижной спиралью, вели себя так же, как в случае с шахматной доской и концентрическими кольцами. После этого они перешли к измерению скорости насекомых при подлете к вращающейся спирали.
Когда спираль производила иллюзию расширения, пчелы снижали скорость полета, будто им казалось, что они ближе к цели, чем в действительности. Во время иллюзии сокращения спирали пчелы ускорялись, будто они были далеко от диска, как и предвидели ученые.
Несмотря на вмешательство в пчелиное восприятие в стиле фильма «Матрица», насекомым удавалось приземлиться на вертикальную поверхность диска без аварий. Возможно, как только они достаточно приближались к цели, образ, создаваемый в их глазах, переставал предоставлять достаточно информации, чтобы воспринимать ее для подбора скорости приближения.
От пчел к воздушным суднам
Пчелы воспринимают увеличение изображения на посадочной площадке для изменения скорости приближения, что позволяет им безопасно садиться на вертикальных поверхностях. Другие создания, которым необходимо совершать посадку, могут также использовать эту стратегию.
Кроме того, исследователи создали математическую модель такого взаимоотношения между восприятием и скоростью. Потому в один прекрасный день мы сможем использовать этот относительно простой алгоритм для посадки воздушного судна на различных поверхностях, не имея данных о точном расстоянии от судна до зоны посадки.
Благодаря исследованию полета и посадки пчел мы сможем удаленно сажать пилотируемые судна на неровную вертикальную поверхность, такую как участок обрушившегося здания, чтобы найти выживших.

Facepla.net по материалам Livescience

Комментарии: