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把昆虫变成“摄影师”

2022-08-02郭雪苹

中外文摘 2022年11期
关键词:头部摄像机昆虫

□ 郭雪苹

科幻小说《三体》第二部的开篇,首先出场的是一只蚂蚁。它爬上墓碑,见证了一次决定地球命运的谈话。从蚂蚁视角看到的世界究竟是什么样的,我们现在只能靠想象;未来,或许我们能直接看到它们眼中的世界——通过研究昆虫眼睛和头部的运动,科学家发明了一种安装在昆虫背上的微型摄像机。

模仿昆虫运动

视觉对于生物获取信息、交流和导航至关重要。对昆虫来说,视觉功能需要耗费很多能量,因此,很多昆虫的头部和身体是独立运动的。这使得它们不必依赖需要大量能量的高级周边视觉系统,只要转动头部就能得到分辨率较高的图像。

受此启发,研究人员让摄像机模仿昆虫的头部运动,使其在减少能量消耗的同时还能保持平衡。摄像机下面连接着机械臂,借助它,摄像机能在60°范围内活动,可以对准特定的目标拍摄,也能拍摄全景画面。

这个摄像机非常轻巧,只有250 微克,相当于一张扑克牌质量的四分之一。摄像机由锂电池驱动,能够连续工作超过1 小时。研究人员还可以对摄像机进行编程,使其仅在昆虫移动时拍摄画面,这样电池寿命可延长至6 小时。将来摄像机还能够使用其他能源。

在测试中,研究人员将摄像机安装在两种甲虫的背上。研究人员报告说,所有甲虫在实验一年后仍然活着。要把人工视觉系统做到这么小是非常大的挑战。在此之前,还没有用于微型机器人或昆虫的无线视觉系统问世。这项研究为研制更实用的微型机器人迈出了关键的一步。

多种用途

安装在昆虫背上的摄像机能以每秒1~5 帧的速度拍摄昆虫视角的视频,画面分辨率为160×120 像素。视频通过蓝牙传输给智能手机。研究人员可以对摄像机进行控制,操控距离达到120 米,但目前他们还没有办法控制昆虫的运动。不过,摄像机可以装备很多昆虫,它们分散开来就可以收集到足够的信息,所以没有必要单独控制每只昆虫。

该摄像机可用于远程探索环境和绘制地图,也能帮助生物学家了解动物在特定地形中的行为,例如:昆虫如何对它在环境中接触到的不同刺激做出反应。另外,多岩石的复杂环境对于目前的机器人来说是一个挑战,而昆虫擅长爬坡和钻缝隙。因此,这个系统还可以帮助人们对常规导航技术难以覆盖的空间进行观察或从那里采集样本。

这样功能强大而又小巧、隐蔽的摄像机,很容易引发人们对隐私泄露的担忧。研究人员也意识到这个问题的严重性,他们强调会将相关研究信息公开,这样人们就能意识到风险,从而思考解决方案。

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