Ochelarii 3D miniaturali pentru mantise religioase sunt o idee excelentă, chiar dacă doar pentru valoarea lor de divertisment. Noi ne putem bucura de fotografii precum cea de mai sus, în timp ce mantisele arată cool și au o experiență cinematografică mai captivantă.
Dar acești ochelari nu sunt doar pentru amuzamentul uman sau pentru proiecțiile de filme pentru mantise. Proiectați de oamenii de știință de la Universitatea Newcastle din Anglia, aceștia fac parte dintr-un proiect de cercetare continuu care își propune să aprofundeze înțelegerea noastră asupra percepției adâncimii. Și prin aruncarea de lumină asupra detaliilor vederii mantistei, ne-ar putea ajuta, de asemenea, să dezvoltăm roboți mai buni.
Într-un studiu publicat în februarie 2018, cercetătorii nu numai că demonstrează viziunea 3D la mantise – singurele insecte cunoscute care posedă această putere – dar dezvăluie o „formă complet nouă de viziune 3D” care funcționează diferit de toate formele cunoscute anterior în natură.
Aproape tot ceea ce știm despre viziunea 3D, sau stereoscopică, provine din studiul mamiferelor și altor vertebrate. Această capacitate nu a fost observată la o insectă până în anii 1980, când zoologul german Samuel Rossel a raportat „prima dovadă clară a vederii stereoscopice la o nevertebrată”, în special o mantisă religioasă.
Dar această cercetare a fost limitată de dependența de prisme și ocludatoare, au remarcat cercetătorii de la Newcastle în 2016, ceea ce înseamnă că mantisele puteau fi prezentate doar unui set mic de imagini. Fără o modalitate mai bună de a testa percepția adâncimii la insecte, cercetarea a stagnat timp de 30 de ani. Abia acum, cu ajutorul acestor ochelari, secretele vederii mantistei încep să iasă la iveală.
„Cinematograf pentru insecte”
„În ciuda creierelor lor minuscule, mantisele sunt vânători vizuali sofisticați care pot captura prada cu o eficiență înfricoșătoare”, a explicat cercetătoarea de la Newcastle, Jenny Read, într-un comunicat de presă din 2016 despre un studiu anterior. „Putem învăța multe studiind modul în care percep lumea.”
Pentru acel studiu, Read și colegii ei au început prin a proiecta și construi un „cinematograf pentru insecte”, unde au testat diverse strategii. S-au oprit la ochelarii 3D clasici, deși ochelarii au avut nevoie de unele adaptări pentru anatomia mantistei.
Pe de o parte, capetele mantistelor religioase nu pot ține ochelarii în același mod în care fac capetele umane. În timp ce ochelarii noștri se sprijină pe două urechi externe, majoritatea speciilor de mantise religioase au o singură ureche – și aceasta este situată în centrul toracelui, nu pe cap. Pentru a rezolva această problemă, cercetătorii au folosit ceară de albine pentru a lipi lentilele pe ochii mantistelor.
(Chiar dacă sună neplăcut, cercetătorii au explicat anterior că ceara de albine face ca ochelarii să fie ușor și inofensiv de îndepărtat.)
Odată cu ochelarii pe ele, mantisele au urmărit scurte videoclipuri cu insecte simulate care se mișcau pe un ecran. Nu s-au deranjat să prindă niciuna atunci când prada falsă a fost arătată în 2D. Când filmul a trecut la 3D – făcând „insectele” să pară că plutesc în fața ecranului – mantisele au atacat așa cum ar face-o la o pradă.
„Am demonstrat în mod clar viziunea 3D sau stereopsis la mantise”, a spus co-autorul și biologul de la Newcastle, Vivek Nityananda, în 2016, „și am arătat, de asemenea, că această tehnică poate fi utilizată eficient pentru a livra stimuli 3D virtuali la insecte.”
Un alt tip de viziune 3D
Pentru noul studiu, cercetătorii au mers dincolo de aceste filme simple, arătând mantistelor modele de puncte mai complexe, precum cele utilizate pentru a testa viziunea 3D la oameni. Acest lucru le-a permis să compare pentru prima dată viziunea 3D umană și cea a insectelor.
Oamenii excela în a vedea imagini statice în trei dimensiuni, explică cercetătorii, ceea ce realizăm prin compararea detaliilor unei imagini percepute de fiecare ochi. Dar mantisele atacă doar prada în mișcare, adaugă ei, și astfel au puțină utilitate în a vedea imagini statice în 3D. De fapt, au constatat că mantisele nu par să acorde atenție detaliilor unei imagini, ci pur și simplu caută locuri în care imaginea se schimbă.
Aceasta înseamnă că viziunea 3D funcționează diferit la mantise. Chiar și atunci când cercetătorii au arătat o imagine complet diferită fiecărui ochi al unei mantise, mantisa a reușit totuși să potrivească zonele în care lucrurile se schimbau. Au realizat această performanță chiar și atunci când oamenii nu au putut, au constatat cercetătorii.
„Aceasta este o formă complet nouă de viziune 3D, deoarece se bazează pe schimbări în timp, în loc de imagini statice”, spune Nityananda într-un comunicat despre noul studiu, care a fost publicat în revista Current Biology. „La mantise, este probabil conceput pentru a răspunde la întrebarea ‘este prada la distanța potrivită pentru a o prinde?'”
Demistificarea mecanicii vederii 3D a mantistei ar putea duce la roboți și calculatoare mai buni, spun cercetătorii. Biomimicry – arta de a lua inspirație practică din evoluție – este deja o sursă majoră de inovație în tot felul de tehnologii, iar acum ar putea ajuta mantisele să ne învețe cum să îmbunătățim vederea artificială.
Acest lucru ar putea avea o gamă largă de aplicații pentru viziunea roboților, subliniază membrul echipei și cercetătorul în inginerie de la Newcastle, Ghaith Tarawneh. Ar putea fi deosebit de util pentru roboții mici, precum anumite tipuri de drone, care trebuie să îndeplinească sarcini delicate fără prelucrare vizuală puternică.
„Mulți roboți folosesc viziunea stereoscopică pentru a-i ajuta să navigheze, dar aceasta se bazează de obicei pe stereoscopie umană complexă”, spune Tarawneh. „Deoarece creierele insectelor sunt atât de mici, forma lor de viziune stereoscopică nu poate necesita multă prelucrare a computerului. Aceasta înseamnă că ar putea găsi aplicații utile în roboți autonomi cu putere redusă.”
