НАУЧТЕХ

Учёные превратили жука в «шпиона» с помощью специальной миниатюрной камеры

Американские исследователи создали крошечную беспроводную камеру, которую можно закрепить на насекомым. Благодаря ей появилась возможность понаблюдать и изучить мир жуков.
Жук с поворотной мини-камерой
кадр из видео на YouTube / канал Paul G. Allen School

В июле этого года американские исследователи создали робота-таракана, который умеет бегать по стенам и способен фиксировать утечку газа. Незадолго до этого разработчики представили робота-стрекозу, которая способна контролировать и определять уровень загрязнения в водоёмах, и которую даже другие насекомые воспринимают как свою. Чтобы достигнуть такого эффекта, учёным пришлось тщательно изучить поведение насекомых. Во многом им помогла специальная микро-GoPro, о которой решило рассказать Metro.

Учёные из Вашингтонского университета разработали миниатюрную камеру, которую можно прикрепить к насекомым, например к жуку. Она оснащена беспроводным интерфейсом и даёт возможность взглянуть на мир под другим углом. Исследование было опубликовано в журнале Science Robotics.

Мини-камера передает изображение на смартфон
кадр из видео на YouTube / канал Paul G. Allen School

Камера подключается к телефона с помощью Bluetooth. В чистом виде характеристики камеры могут показаться не особенно впечатляющими: изображение получается в чёрно-белом формате с разрешением 160х120 пикселей, а видео передаётся со скоростью от одного до пяти кадров в секунду.

Специалистам пришлось пойти на такие компромиссы, чтобы уменьшить камеру в размерах – всего 248 миллиграммов. Камера  достаточно легкая, чтобы насекомое могло передвигаться без каких-либо неудобств. 

"Мы создали маломощную, невесомую беспроводную систему камер, которая может захватывать вид от первого лица того, что видят живые насекомые, или же наблюдать за миром, прикрепив камеру на маленького робота-жука. Зрение очень важно для коммуникации и навигации. Это очень сложно сделать в таком маленьком масштабе, но мы смогли. До нашей работы невозможно было увидеть мир глазами насекомого" , – заявил главный автор исследования Шьям Голлакота

Камера установлена ​​на механическом рычаге, который может поворачиваться на 60 градусов. Это позволяет захватывать панорамный снимок или отслеживать движущийся объект, затрачивая при этом минимальное количество энергии. Учитывая активность жука с помощью акселерометра, исследователи включали камеру только в нужные моменты, так что время  работы без подзарядки аккумулятора достигало шести часов.

Похожие маленькие камеры, например, установленные в смартфонах, потребляют слишком много энергии, что делает их неподходящими для установки на насекомых.

"Подобно камерам, зрение у животных требует много энергии. Для больших существ, таких как люди, это не так уж важно, но мухи используют от 10 до 20% энергии покоя только для питания своего мозга, большая часть которой предназначена для визуальной обработки. Чтобы сократить расходы, в сложных глазах некоторых мух есть небольшая область повышенного разрешения. Они поворачивают головы туда, где они хотят видеть с большей ясностью, например, во время погони за добычей или партнером. Это экономит энергию по сравнению с вариантом с высоким разрешением по всему полю зрения", – рассказал Сойер Фуллер, один из исследователей и доцент кафедры машиностроения.

Исследователи протестировали новую установку камеры как на живых жуках, так и на роботах размером с насекомое собственной конструкции. В случае с живым жуком команда смогла по существу захватить вид от первого лица с жука, когда он шёл в течение своего дня. Запись могла работать без остановки, а могла приостанавливаться, пока жук стоял на месте. В первом случае батареи хватало только на один–два часа, в то время как во втором сценарии – на шесть часов записи.

По мнению исследователей, технологию крошечных камер можно использовать для более детального изучения мира насекомых и других малых живых организмов.