Китайские учёные научились управлять мозгом голубей⁠⁠

Исследовательская группа из Китая заявила, что использовала устройство управления мозгом на солнечной энергии, чтобы управлять голубем в полёте в течение почти двух часов в солнечный день.

Ученые во главе с Хуаем Жуйтуо, профессором колледжа электротехники и автоматизации Шаньдунского университета науки и технологий в восточном Китае, изучают использование робототехники на животных. Согласно статье, опубликованной в рецензируемом китайском журнале биомедицинской инженерии, исследователи привязали солнечную панель размером примерно в половину экрана смартфона к спине голубя. Небольшая литиевая батарея, заряжаемая панелью, затем питала устройство управления мозгом на голове птицы, генерируя сигналы стимуляции нервов, поддерживая беспроводную связь с домашней базой. С новым устройством «робот-животное может заряжаться автономно на солнце, если оставшаяся мощность невелика», — написали Хуай с коллегами в статье.

Исследователи отметили, что в предыдущих экспериментах голуби следовали человеческим командам в течение примерно 45 минут — примерно столько же, сколько обычному коммерческому дрону — из-за ограниченного размера батареи, которую птицы могли нести. «Результаты показывают, что для животных, которые активны на открытом воздухе, таких как сизые голуби, время работы значительно увеличивается после установки системы, и они могут выполнять задачи в удалённых местах, не беспокоясь о проблеме истощения энергии», — сказали они.

Западные страны проявляют инициативу в подобного рода исследованиях, но Китай в последние годы быстро догнал их, совершив научные прорывы, включающие контролируемое движение стаи животных с помощью автоматической системы наведения, использующей GPS и распознавание изображений, позволяющие направлять животное к месту назначения без вмешательства человека.

Поведением животных обычно управляют с помощью нейронных сигналов, генерируемых исследователями, чтобы вызвать неприятные ощущения, такие как боль или страх, побуждая к немедленным действиям, таким как поворот вправо или влево. Для правильной работы генератор сигналов, компьютерные чипы и коммуникационные компоненты для устройства управления мозгом требуют постоянного, стабильного питания. Расширение рамок ограниченного энергоснабжения является серьёзной проблемой, препятствующей применению технологии в реальных сценариях, например, при проведении поисково-спасательных работ после стихийных бедствий и военных операций.

Команда китайских учёных сообщила, что их система на солнечной энергии была ранее была построена в основном из готовых компонентов. Это был не самый эффективный источник энергии, а недорогой компьютерный чип в устройстве управления мозгом тоже потреблял больше энергии, чем им хотелось бы.

Чтобы преодолеть эти проблемы, учёные разработали интеллектуальную систему управления питанием, которая внимательно следит за системой управления мозгом и прогнозирует её потребление энергии, что, по их словам, повышает энергоэффективность. Используя эти прогнозы, устройство управления мозгом может изменять интенсивность своих стимулирующих сигналов и координировать распределение энергии между различными компонентами, чтобы максимизировать продолжительность операции в постоянно меняющейся среде. Исследователи заявили, что их исследование показало, что система может увеличить эффективное время подачи питания почти на 40 процентов даже в пасмурный день.

Эксперименты группы с пятью голубями показали, что птицы могут выполнять простые команды, такие как поворот вправо или влево, с точностью 80-90%. Исследователи говорят, что птицы иногда не реагировали из-за усталости или сильных, неожиданных отвлекающих факторов на открытом воздухе. Хуай сказал, что производительность устройства можно улучшить за счёт использования искусственного интеллекта, чтобы уменьшить нагрузку на сбор данных и расчёты, и что улучшенные солнечные панели также увеличат скорость преобразования солнечного света в электричество.

Исследователь из Пекина, изучающий использование робототехники на животных, сказал, что эта технология, которая обычно требует хирургической имплантации проводов в мозг животного, имеет потенциальное применение в некоторых военных операциях. Некоторые из ведущих исследовательских проектов в этой области финансировались Агентством перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) и Народно-освободительной армией Китая (НОАК), сказал исследователь, пожелавший остаться неназванным из-за деликатности вопроса.

К числу такого рода проектов относятся разработка систем управления мозгом животных, используемых для переноски инструментов или приборов для сбора разведывательных данных в опасных ситуациях, таких, как антитеррористические операции или боевые миссии, сказал этот исследователь. По его словам, НОАК и DARPA рассмотрели несколько способов подачи энергии, в том числе использование сахара в крови животных или движений их мышц для выработки электроэнергии, а также беспроводную передачу энергии. Но эти системы были довольно сложными, отметил он. Напротив, солнечная панель предполагала простое инженерное решение, хотя оно могло увеличить вес и уменьшить подвижность животного, и её практическая ценность требовала дальнейшего изучения.

Источник

Краткий перевод выполнен мной с помощью гугл-переводчика