蝗蟲成群飛行的能力很強,多達8,000萬隻蝗蟲編組飛行都不會發生撞擊事故。新研究找到了蝗蟲這種能力的關鍵所在,模仿這種特性造出的電子設備將極大改善自動駕駛汽車的行駛能力。

蝗蟲視覺信息機制太奇妙

這份研究的作者之一賓夕凡尼亞州立大學(PSU)工程學助理教授達斯(Saptarshi Das)說:「我們總是觀察具有特殊能力的動物,有些能力比人類出色得多。我們發現蝗蟲處理視覺信息的機制真是太奇妙了。」

研究人員發現,蝗蟲具有一種特殊的神經元處理視覺信息。這種神經元同時接收兩種信號,隨時將它們對比後神經元作出判斷。

一種信號偵測周圍物體與自己的距離。當另一隻蝗蟲靠近的時候,在被接近的蝗蟲眼裏,這隻蝗蟲的影像就會變大,從這一信息可以感知這隻蝗蟲與自身的距離。另一種信號偵測靠近物體相對自己的運動速度,也就是相對速度。

而且,蝗蟲的眼睛是複眼式的結構,視角很寬,可以同時獲取很大範圍的信息。複眼內的神經元共享合作,快速獲取周圍的信息,隨時作出判斷。在出現將會撞擊的判斷結果的時候,蝗蟲則迅速調整飛行方向,避免相撞。

研究者表示,以前曾設計出一個類似的供自動駕駛汽車使用的防撞系統,可是體積很大,而且需要消耗很多能源。

他們的新設計很輕巧,在一個小型的閃存單元上加上一層0.001毫米X0.005毫米的感光薄層。當物體靠近的時候,光線的變化觸發電流的變化模擬蝗蟲眼睛的感知能力。

測試結果顯示,汽車能夠正確預警即將相撞的情形,但是受限於判斷的深度和角度,汽車無法決定應該向哪個方向躲閃。現在,研究人員正在擴大實驗範圍,加入不同的速度、轉向和光線強度等各種條件進行判斷,希望開發出對汽車和機械人都很實用的防碰撞系統。這份研究8月24日發表在《自然-電子》(Nature Electronics)期刊上。◇