Летучие мыши и бионика совершенствования радаров

Так происходит эхолокация.

Так по крайней мере считает американский инженер Рольф Мюллер, который в течение нескольких лет колесил по миру, исследуя этих крылатых млекопитающих. Ему удалось выявить несколько интересных особенностей, которые вполне можно имитировать в робототехнике.

Автономные механические системы, созданные человеком, плохо ориентируются в среде, которая имеет множество помех и препятствий. Поэтому их приходится оснащать уймой датчиков — основанных преимущественно на видеосъёмке и лазерных технологиях.

Принципы эхолокации обычно используются человеком для «грубого» обнаружения сравнительно крупных объектов (с помощью радаров, эхолотов и т. п.), хотя их можно применять и в небольших системах для ориентации в пространстве. Правда, вначале необходимо очень тщательно исследовать особенности строения естественных локаторов, которыми природа наделила летучих мышей. Этим и занимается Рольф Мюллер, руководитель Лаборатории биотехнологий (BIT) при Институте передовых исследований в Дэнвилле (штат Виргиния).

bats02.jpg Рис. 1. Живые прототипы будущих звуковых локаторов (фото Rolf Mueller).

Летучие мыши распространены по всему миру, кроме полярных областей. Их среда обитания и пища чрезвычайно разнообразны, что приводит и к различиям в способах эхолокации. Однако общая схема одинакова: *испускаемый и отражённый ультразвуковой сигнал быстро обрабатывается в мозге животного**. Специалисты BIT предположили, что нос и уши млекопитающего «шифруют» сигнал, отфильтровывая лишнюю информацию. Для того чтобы перенять эту систему, необходимо досконально разобраться в структуре бугорков, впадин и отростков и других составных элементов биолокаторов мышей.

В 2009 году было проведено компьютерное моделирование процессов эхолокации у 120 видов летучих мышей. Команда г-на Мюллера обнаружила, что животные объединяют все ультразвуковые импульсы в единый поток, размеры и частота которого зависят от особенностей строения головы представителей того или иного вида. К примеру, у особей Rhinolophus paradoxolophus узконаправленный луч излучается с помощью крупного (вдвое больше, чем у других видов) носа — над разгадкой этого механизма наука билась полвека.

А вот ещё одно интересное открытие: летучие мыши используют вторичные структуры (пластинки-лепестки в носу и козелки в ушах) для более изощрённого восприятия сигнала. Значение может иметь каждая мелочь: к примеру, когда исследователи убрали на компьютере одну из небольших бороздок в ухе бурого ушана, качество приёма сигнала ухудшилось на порядок. Интересно, что в радарах и сонарах сигнал, принятый такими вторичными структурами, считается шумом, а потому подавляется.

Дальнейшая работа в этом направлении позволит создать различные типы эхолокаторов, копируя структуру ушей и носа той или иной разновидности крылатого животного (что составляет суть современной бионики). Преимуществом таких приборов перед другими типами локаторов станет меньшее время обработки информации бортовыми компьютерами роботов, уверен г-н Мюллер.

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 5 (7 votes)
Источник(и):

1. research.vt.edu

2. compulenta.ru