Insekters precision ska hjälpa artificiella system att navigera

Under miljontals år har navigerande djur utvecklat biologiska lösningar för att kompensera för brus i deras inbyggda kompasser. Nu vill Marie Dacke som Wallenberg Scholar avslöja dessa framgångsrika lösningar och bidra till nya angreppsvinklar för teknologiska innovationer inom robotik och artificiell intelligens. 

Fåglar, kräftdjur, sköldpaddor och insekter använder solen för att ställa in sin biologiska kompass, vilket hjälper dem att färdas längs en stabil kurs. Många markbundna insekter kan dock inte fixera solen på sin näthinna medan de navigerar. Detta beror på att deras huvuden, och därmed deras ögon, rör sig i alla riktningar med kroppens naturliga rörelser, inte minst i ojämn terräng.

– I teorin borde detta ge väldigt brusiga sensoriska avläsningar av solens och andra riktningsmarkörers position. Ändå navigerar insekter med imponerande precision, säger Marie Dacke.

Oförmåga att stabilisera blicken är inte en utmaning bara för biologiska system utan skapar också problem inom robotikområdet, där olika mobila enheter ofta behöver hantera brusiga indata och oförutsägbara kroppsställningar. Dyngbaggar är i detta sammanhang ett utmärkt studieobjekt för hur man kan lyckas bearbeta brusig och varierande riktningsinformation.

Unika mätningar

Dacke och hennes forskargrupp vill därför kartlägga dyngbaggarnas förmåga att ta robusta beslut utifrån oprecis information. Dyngbaggarnas relativt stora kropp, i kombination med ett extremt tillförlitligt orienteringsbeteende, gör dem idealiska för beteendestudier, neurofysiologiska experiment och för att bära små elektroniska komponenter på sin rygg.

För att förstå hur synintryck bearbetas av dyngbaggen kommer forskarna att utveckla en unik kombination av biomekaniska mätningar, beteendeanalyser och elektrofysiologi. Frågor som kommer att ställas är: Ignorerar dyngbaggens kompass någon typ av brus? Drar den kanske till och med nytta av någon dimension av bruset för att överkomma det? Hur avgör en insekt hur pålitlig en informationskälla är?