Novo robô imita o caminho da óptica para os neurônios dos insetos

Andando por aí com um cérebro minúsculo

Um robô construído por Elisabetta Chicca e Thorben Schoepe, ambos da Universidade de Groningen, para testar seu modelo de navegação dos insetos. O robô é colocado em um corredor com estampas aleatórias nas laterais. Crédito: Leoni von Ristok

Com um cérebro do tamanho de uma cabeça de alfinete, os insetos realizam feitos fantásticos de navegação. Eles evitam obstáculos e passam por pequenas aberturas. Como eles fazem isso com seu poder cerebral limitado? Compreender o funcionamento interno do cérebro de um inseto pode nos ajudar em nossa busca por uma computação com eficiência energética; a física Elisabetta Chicca, da Universidade de Groningen, demonstra com seu resultado mais recente: um robô que age como um inseto.

Não é fácil usar as imagens que passam pelos seus olhos para decidir o que seus pés ou asas devem fazer. Um aspecto fundamental aqui é o movimento aparente das coisas conforme você se move. “Como quando você está em um trem”, explica Chicca. “As árvores próximas parecem se mover mais rápido do que as casas distantes. Os insetos usam essa informação para inferir a que distância as coisas estão. Isso funciona bem quando se movem em linha reta, mas a realidade não é tão simples.”

Mover-se em curvas torna o problema muito complexo para os insetos. Para manter as coisas administráveis ​​para sua capacidade intelectual limitada, eles ajustam seu comportamento: voam em linha reta, fazem uma curva e depois fazem outra linha reta. Chicca explica: “O que aprendemos com isso é: se você não tiver recursos suficientes, poderá simplificar o problema com seu comportamento”.

Em busca do mecanismo neural que impulsiona o comportamento dos insetos, Ph.D. o estudante Thorben Schoepe desenvolveu um modelo de sua atividade neuronal e um pequeno robô que o utiliza para navegar. Tudo isso foi feito sob a supervisão de Chicca e em estreita colaboração com o neurobiólogo Martin Egelhaaf, da Universidade de Bielefeld, que ajudou a identificar os princípios computacionais dos insetos.

O modelo de Schoepe é baseado em um princípio principal: sempre dirija em direção à área com menor movimento aparente. Ele fez seu robô percorrer um longo “corredor” – composto por duas paredes com uma impressão aleatória – e o robô centralizado no meio do corredor, como os insetos costumam fazer.

Em outros ambientes (virtuais), como um espaço com obstáculos ou pequenas aberturas, o modelo de Schoepe também apresentou comportamento semelhante ao dos insetos. “O modelo é tão bom”, conclui Chicca, “que depois de configurado, ele funcionará em todos os tipos de ambientes. Essa é a beleza deste resultado.”

O fato de um robô poder navegar em um ambiente realista não é novidade. Em vez disso, o modelo dá uma ideia de como os insetos fazem o trabalho e como conseguem fazer as coisas de forma tão eficiente. Chicca explica: “Grande parte da robótica não se preocupa com a eficiência. Nós, humanos, tendemos a aprender novas tarefas à medida que crescemos e, na robótica, isso se reflete na tendência atual de aprendizado de máquina. Mas os insetos são capazes de voar imediatamente desde o nascimento. Uma maneira eficiente de fazer isso está embutida em seus cérebros.”

De maneira semelhante, você poderia tornar os computadores mais eficientes. Chicca mostra um chip que seu grupo de pesquisa desenvolveu anteriormente: uma tira com uma área de superfície menor que uma tecla do teclado. No futuro, ela espera incorporar também esse comportamento específico do inseto em um chip. Ela comenta: “Em vez de usar um computador de uso geral com todas as suas possibilidades, você pode construir um hardware específico, um minúsculo chip que faz o trabalho, mantendo as coisas muito menores e com baixo consumo de energia”.

As descobertas são publicadas na revista Comunicações da Natureza.

Mais Informações:
Thorben Schoepe et al, Encontrando a lacuna: visão de movimento neuromórfica em ambientes densos, Comunicações da Natureza (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-45063-y

Fornecido pela Universidade de Groningen

Citação: Novo robô imita o caminho da óptica para os neurônios dos insetos (2024, 12 de fevereiro) recuperado em 12 de fevereiro de 2024 em https://techxplore.com/news/2024-02-robot-mimics-insects-optics-neurons.html

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