Le développement de la prochaine génération de robots intelligents et efficaces pourrait être influencé par une technologie de suivi révolutionnaire qui fournit de nouvelles informations sur la façon dont les fourmis du désert naviguent dans leurs environnements complexes.
L'Université de Sheffield fait partie d'une collaboration de recherche internationale. L'initiative a créé une nouvelle technologie de suivi qui suit certaines fourmis du désert tout au long de leur vie de recherche de nourriture, en utilisant la vision par ordinateur, une branche de l'informatique, pour interpréter des images et des vidéos. L'appareil surveille les mouvements d'une fourmi depuis la première fois qu'elle quitte son nid jusqu'à ce qu'elle trouve une source de nourriture et retourne dans sa colonie.
Selon le nouvel ensemble de données, les fourmis apprennent très rapidement et ne se souviennent de leur chemin de retour qu'après un voyage réussi.
Fait intéressant, cependant, leur trajectoire vers l'extérieur a changé au fil du temps, indiquant diverses méthodes d'exploration et d'exploitation. Les données hautement sensibles ont également révélé une activité rythmique invisible sous la surface ; cela peut aider à expliquer comment les fourmis construisent des schémas de recherche complexes en fonction des conditions présentes.
Le nouveau logiciel est déjà utilisé par de nombreux groupes de recherche à travers le monde et est parfait pour les initiatives de science citoyenne car il fonctionne avec une variété d'espèces animales et utilise des vidéos capturées avec des caméras ordinaires. Les informations précises qui en résultent sont essentielles pour comprendre comment les cerveaux permettent aux animaux de naviguer dans leurs environnements complexes et pourraient servir d'inspiration pour un nouveau type de robot bio-inspiré.
Dans une étude qui vient d'être publiée dans la revue Science Advances, le maître de conférences de l'université en apprentissage automatique et robotique, le Dr. Michael Mangan a fait la démonstration de la nouvelle technologie et de l'ensemble de données, avec Lars Haalck, Benjamin Risse, Antoine Wystrach et Leo Clement du Toulouse Center for Integrative Biology, et Barabara Webb de l'Université d'Édimbourg.
L'article montre comment CATER (Combined Animal Tracking & Environment Reconstruction) utilise l'intelligence artificielle et la vision par ordinateur pour suivre la position d'un insecte dans des vidéos capturées avec des caméras ordinaires.
Le système fonctionne dans l'habitat naturel de l'animal là où d'autres systèmes échouent, car il peut même détecter des objets microscopiques impossibles à détecter par l'œil humain. Il résiste également à l'encombrement de l'arrière-plan, aux obstacles et aux ombres.
Maître de conférences en apprentissage automatique et robotique à l'Université de Sheffield, Dr. Selon Michael Mangan, il a fallu dix ans pour développer un système capable d'extraire les données, on peut donc dire qu'il a fallu dix ans de travail.
Comment ces insectes sont capables de parcourir de si longues distances allant jusqu'à 50 km dans des environnements aussi menaçants avec des températures supérieures à 1 degrés Celsius, explique le Dr. Michael Mangan a toujours été intrigué.
Le suivi à distance des fourmis du désert est traditionnellement effectué manuellement avec un stylo et du papier, ce qui nécessite de poser une grille de cordes et de piquets sur le sol et d'observer le comportement des fourmis dans la grille. L'utilisation d'un système de positionnement global différentiel (GPS) est un autre moyen de contourner ce problème, mais l'équipement est coûteux et sa précision est limitée.
Il y a des lacunes dans notre compréhension du comportement des fourmis du désert car il n'existe pas d'outil fiable et peu coûteux pour enregistrer des traces précises d'insectes sur le terrain. En particulier, la rapidité avec laquelle ils établissent des itinéraires visuels et les techniques qu'ils utilisent pour potentiellement faciliter ce processus.
Le nouveau système de suivi visuel de CATER surmonte ces défis en enregistrant des images haute résolution de fourmis dans leur environnement naturel et en utilisant la technologie d'imagerie pour identifier les fourmis individuelles en se basant uniquement sur le mouvement. La scène est ensuite reconstruite à partir d'images haute résolution à l'aide d'une approche innovante de mosaïquage d'images. Comblant le fossé entre la recherche sur le terrain et la recherche en laboratoire, cette méthode innovante offre de nouvelles perspectives sur la façon dont les fourmis se déplacent. Ce type d'information est crucial pour comprendre comment les animaux dotés d'un cerveau en tête d'épingle naviguent si bien dans leurs environnements complexes.
Opteran, la société dérivée de l'Université de Sheffield qui procède à la rétro-ingénierie des cerveaux d'insectes pour créer une autonomie hautement durable à l'aide de capteurs et d'informatique abordables, transforme déjà ces découvertes en solutions commerciales.
Inspiration de robots de nouvelle génération à partir de fourmis
Dr. Selon Mangan, "les fourmis du désert sont une source d'inspiration idéale pour la prochaine génération de robots, car elles parcourent de grandes distances et des environnements difficiles comme les autres fourmis sans s'appuyer sur des traînées de phéromones ou sur le GPS et la 5G comme les robots actuels.
"Nous espérons que notre outil nous permettra de construire une image plus complète de la façon dont les insectes apprennent à naviguer dans leurs habitats, d'apporter de nouvelles connaissances scientifiques et de former des ingénieurs sur la façon de construire des systèmes artificiels aux capacités similaires", écrivent les chercheurs.
Source : phys.org/news
Günceleme: 26/04/2023 18:49