Dyngbaggen och Vintergatan

 

Bild wikipedia på en dyngbagge.

 Dyngbaggen är en insektsart som utvecklades för 130 miljoner år sedan och nu har gett inspiration till en ny forskningsstudie med syftet att förbättra navigationssystem för drönare, robotar och satelliter i omloppsbana.

Dyngbaggen är den första kända arten som använder Vintergatan på natten för att navigera med fokus på stjärnkonstellationen i denna som en referenspunkt för att rulla dyngbollar i en rak linje bort från sina konkurrenter.

Svenska forskare gjorde denna upptäckt 2013 och ett decennium senare modellerar australiensiska ingenjörer med samma teknik som dyngbaggen använder för att utveckla en AI-sensor som exakt kan mäta och orientera sig efter Vintergatan i svagt ljus.

Fjärranalysingenjören professor Javaan Chahl vid University of South Australia och hans forskargrupp har använt datorseende för att visa att den strimma av ljus som bildas från Vintergatan inte påverkas av rörelseoskärpa till skillnad från ljuset från enskilda stjärnor.

"Nattaktiva dyngbaggar rör sitt huvud och sin kropp mycket när de rullar gödselbollar över ett fält och behöver då en fast orienteringspunkt på natthimlen för att hjälpa dem att styra i en rak linje", beskriver professor Chahl. Deras små sammansatta ögon gör det svårt att urskilja enskilda stjärnor särskilt då de är i rörelse medan Vintergatan däremot är mer synlig.

I en serie experiment med en kamera monterad på taket på ett fordon fångade UniSA-forskarna bilder av Vintergatan medan fordonet var både stillastående och i rörelse. Med hjälp av information från dessa bilder har de nu utvecklat ett system för datorseende som på ett tillförlitligt sätt mäter utefter Vintergatans orientering vilket är det första steget mot att bygga ett navigationssystem som utgår från Vintergatans läge.

Huvudförfattaren till studien UniSA-doktoranden (University of South Australia) Yiting Tao beskriver att orienteringssensorn kan vara en reservmetod för att stabilisera satelliter och hjälpa drönare och robotar att navigera i svagt ljus även när det finns mycket oskärpa orsakad av rörelse och vibrationer.

– I nästa steg vill jag sätta algoritmen på en drönare och låta den styra ett flygplan under flygning under natten, beskriver Tao.

Solen däremot hjälper många insekter att navigera under dagen, bland annat getingar, trollsländor, honungsbin och ökenmyror. På natten är månen en referenspunkt för nattaktiva insekter men månen är inte alltid synlig vilket är anledningen till att dyngbaggar och vissa malar använder Vintergatan för att orientera sig.

Professor Chahl säger att insektssyn länge har inspirerat ingenjörer när det gäller navigationssystem.

"Insekter har löst navigationsproblem i miljontals år inklusive de som även de mest avancerade maskinerna kämpar med att lösa. Och de har gjort det i ett pyttelitet paket. Deras hjärnor består av endast tiotusentals nervceller jämfört med miljarder nervceller hos människan men det lyckas likväl av naturen att hitta lösningar.

Resultaten har publicerats i tidskriften Biomimetics.

En video som visar mer om forskningen finns här: Dyngbaggar guidade av Vintergatan (youtube.com)