Michael Dickinson on uransa aikana yrittänyt ymmärtää, miten kärpäset lentävät. Hän on rakentanut Robofly-nimisen mekaanisen kärpäsen biotekniikan laboratoriossaan California Institute of Technologyssa Pasadenassa. Kuten myös roboflyn kumppani. Ja visuaalinen lentosimulaattori nimeltä Fly-o-Rama. Hänen laboratorionsa on kehittänyt järjestelmän, joka seuraa lentoa 3-D: ssä, nimeltään Flydra, ja ohjelmiston, joka auttaa kvantifioimaan lentojen käyttäytymistä.
mutta kaikki, mitä hän oppi kärpässiipien pyörimiskulmista, nosteesta, vääntömomentista ja nestedynamiikasta, ei kertonut hänelle mitään siitä, miksi kärpästä on niin hemmetin vaikea lyödä, kun se istuu keittiön pöydällä.
Niinpä Dickinson istui kuuluisan Drosophila melanogasterin eli hedelmäkärpäsen lavalla, jota ympäröivät nopeat, korkearesoluutioiset digitaalikamerat. Hän laski lätkämäisen mustan kiekon kohti kohdekärpästä 50 asteen kulmassa ja kuvasi olennon reaktioita 5 000 kuvan sekuntivauhdilla. Dickinson ja hänen jatko-opiskelija, Gwyneth Card, Porattu yli satoja sekvenssejä ja tuhansia kehyksiä, analysoimalla, mitä Kärpät teki.
hedelmäkärpäsen suuri salaisuus: valmistelu. 100 millisekunnin sisällä täplän havaitsemisesta — ja hyvissä ajoin ennen kuin se todella liikkuu–Kärpänen kuoriutuu pakosuunnitelman ja valmistelee hienovaraisesti jalkansa ponnahtamaan pois ihanteelliseen suuntaan, kuten sprinter kietoutuneena alkulohkoihin.
”se on aika hienostunut aistien ja motoriikan muutos”, sanoo Dickinson, joka on Caltechin biotekniikan professori. ”Se on ihmisen moottorisuunnittelun tunnusmerkki, ja olimme melko yllättyneitä huomatessamme, että jotain tällaista tapahtuu kärpäsissä-ja niin nopeasti.”
hedelmäkärpästen näkökenttä on lähes 360 astetta, joten ne voivat nähdä vaaran riippumatta siitä, mistä se alkaa. Kun Kärpänen näkee kärpäsen tulevan suoraan päälle, se siirtää keskimmäiset jalkansa eteenpäin ja nojaa taaksepäin, jotta se voi nousta taaksepäin, pois kärpäsen luota. Kun läikkä tulee sivulta, se pitää keskijalat paikoillaan ja nojaa vartalonsa pois ennen hyppäämistä. (Jos haluat kurkistaa kärpäsiä toiminnassa, katso tämä video.)

pulasta pois vetäminen tuntuu tietysti täysin järkevältä. Useimmat olennot perääntyisivät paljon suuremman pimeän kohteen luota. Tiedemiehet olivat aiemmin olettaneet, että kärpäset, joiden aivojen ja jalkojen välissä on joukko jättimäisiä hermosoluja, lähtevät vain refleksinomaisesti pois vaarasta samalla tavalla kuin ihminen voisi vetää käden pois kuumalta liedeltä.
”kaikki olettivat, että se olisi ensimmäinen asia”, Dickinson sanoo. ”Kukaan ei vaivautunut katsomaan aikaisemmin.”
käy ilmi, että kärpäsen aivot pystyvät valmistautumaan nopeasti ottaen huomioon sekä visuaalisen stimulaation (mistä uhka tulee) että aistitiedon (mikä sen asema on suhteessa uhkaan) – noin 50-100 millisekunnissa. Emme pärjää niille reaktioille. Kädelliset on ajoitettu nappia painamalla nähtyään ärsykkeen. se on yksinkertaisempaa kuin kärpäset. ne kellottavat yleensä noin 250 millisekuntia.
seuraavaksi Dickinson haluaa tutkia kärpäsen aivoja oppiakseen, missä ja miten se voi käsitellä niin paljon tietoa niin nopeasti. ”Haluaisimme löytää sen paikan aivoissa, jossa aistitiedot muuttuvat motoriseksi koodiksi.”
jotain kärpäsen aivoista, Dickinson huomauttaa, on juuri sellainen minitietokone, jonka armeija haluaisi rakentaa pieniksi robottivakoilukoneiksi, jotka lentävät vihamielisille alueille. ”Lopulta haluaisin päästä insinöörin puheille ja sanoa, että näin rakennetaan”, Dickinson sanoo. Silti ”se ei tule tapahtumaan lähiaikoina”, hän myöntää.
mutta Dickinsonin tutkimus on antanut ison vihjeen ikivanhaan ongelmaan siitä, miten nuo ilmassa leviävät ärsytykset saadaan kuriin: Sinun on ajateltava heitä paremmin.
”kärpäsen lähtöpaikalla ei kannata huitaista, vaan tähdätä vähän siitä eteenpäin ennakoimaan, mihin Kärpänen aikoo hypätä, kun se näkee swatterisi ensimmäisen kerran”, Dickinson suosittelee.
joten muista: jokainen Kärpänen yrittää saada hyppyä päällesi. Mieti, ennen kuin isket.
Katso Myös:

Tulevaisuuden Keksiminen

Ruohonjuuritason Innovaatio Juurtuu

Sodan Robotit

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.