მკვლევარი ღამურის ყურზე დაფუძნებული ბიო-ინსპირირებულ ტექნოლოგიას ავითარებს

როლფ მიულერმა, მექანიკური ინჟინერიის პროფესორმა Virginia Tech-ში, შთაგონება მიიღო ღამურებისგან, რათა შეემუშავებინა და შეემუშავებინა ბიო-ინსპირირებული ახალი ტექნოლოგია, რომელსაც შეუძლია განსაზღვროს ბგერის წარმოშობის მდებარეობა. წინა მიდგომებისგან განსხვავებით, რომლებიც ხშირად ადამიანის ყურზეა დაფუძნებული, მიულერმა შეხედა ღამურის ყურს, რათა მიეღო პირველი ახალი ინფორმაცია ხმის ადგილმდებარეობის იდენტიფიცირების შესახებ 50 წლის შემდეგ. 

„მე დიდი ხანია აღფრთოვანებული ვარ ღამურებით ულტრაბგერითი დაფუძნებული რთული ბუნებრივ გარემოში ნავიგაციის უცნაური უნარით და ვეჭვობდი, რომ ცხოველის ყურების უჩვეულო მობილურობა შეიძლება ამას რაიმე კავშირი ჰქონდეს“, - თქვა მან. 

მიულერს შეუერთდა ყოფილი დოქტორანტი და წამყვანი ავტორი Xiaoyan Yin. დასკვნები გამოქვეყნდა ქ ბუნების მანქანის დაზვერვა.

ღამურა ადამიანის ყურის წინააღმდეგ 

ღამურები ეყრდნობიან ექოლოკაციას ფრენისას ნავიგაციისთვის და ეს საშუალებას აძლევს მათ განსაზღვრონ ობიექტის მანძილი ექოს მოსმენით, როდესაც ის აგზავნის ბგერებს. ღამურის პირი ან ცხვირი ასხივებს ულტრაბგერით ზარებს, რომლებიც ეხებიან გარემოს და ბრუნდებიან როგორც ექო. დოპლერის ეფექტს უწოდებენ, მათ ასევე შეუძლიათ ინფორმაციის ამოღება გარემოს ბგერებიდან.

ეს ეფექტი განსხვავებულია, როდესაც საქმე ეხება ადამიანებს, რადგან ჩვენი ორი ყური საშუალებას გვაძლევს ვიპოვოთ მდებარეობა ხმოვანი მონაცემების მეშვეობით, რომელიც გადადის ტვინში დასამუშავებლად. ორი მიმღების არსებობით, ჩვენ შეგვიძლია ამოვიცნოთ ბგერების მიმართულება, როდესაც ისინი შეიცავს მხოლოდ ერთ სიხშირეს. 

1967 წელს აღმოჩენამ აჩვენა, რომ ადამიანის ერთ ყურს შეუძლია ამოიცნოს ბგერების მდებარეობა, თუ არსებობს სხვადასხვა სიხშირე. 

ადამიანის ყური იყო შთაგონება წარსულში ხმის ადგილმდებარეობის დასადგენად სხვადასხვა მიდგომებისთვის, რომლებიც ეყრდნობოდნენ წნევის მიმღებებს, როგორიცაა მიკროფონები და მრავალი სიხშირის შეგროვების შესაძლებლობა. 

მიულერმა დაინახა, რომ ღამურის ყურების უფრო დიდი შესაძლებლობები იყო, რომლებიც ბევრად უფრო მრავალმხრივია, ვიდრე ადამიანის ყურები. მისმა გუნდმა განიზრახა მრავალჯერადი ნაცვლად ერთი სიხშირისა და ერთი მიმღების გამოყენება. 

ტექნოლოგიის განვითარება

ერთ-ერთი პირველი ნაბიჯი იყო ღამურას ყურების გადაადგილების უნარის ხელახლა შექმნა, რაც მათ გააკეთეს რბილი სინთეტიკური ყურის შექმნით, რომელიც მიმაგრებული იყო სიმაზე და მარტივი ძრავით. ამ სისტემას აწესებდა ყურის ფრიალი, როდესაც ის იღებდა შემომავალ ხმას. 

ღამურებს, რომლებიც ახალი ტექნოლოგიის შთაგონების წყაროს წარმოადგენდნენ, აქვთ ყურები ხმის ტალღების სრული ტრანსფორმაციით, რაც ეფუძნება გარე ყურის ფორმას. ღამურის ყურის ეს ნაწილი იყენებს ყურის მოძრაობას, რადგან ის იღებს ბგერას, რათა შექმნას მრავალი ფორმის მიღება, ბგერა გადადის ყურის არხში. 

გუნდის ერთ-ერთი ყველაზე დიდი გამოწვევა იყო შემომავალი ხმის ტალღებიდან წაკითხული და ინტერპრეტაციადი მონაცემების ამოღება. ამის მისაღწევად მათ ყური მიკროფონის ზემოთ მოათავსეს, რათა ღამურის მსგავსი მექანიზმი შეექმნათ. 

ფრიალი გარე ყურის სწრაფი მოძრაობების გამო შეიქმნა დოპლერის ცვლის ნიშნები, რომლებიც დაკავშირებულია ხმის წყაროს მიმართულებასთან. თუმცა, ჯერ კიდევ არ იყო ადვილი ინტერპრეტაცია რთული ნიმუშების გამო. 

შემდეგ გუნდი მიუბრუნდა ღრმა ნერვულ ქსელს და ავარჯიშებდა მას, რათა უზრუნველყოს წყაროს მიმართულება ყოველი მიღებული ექოთი. 

სისტემა შემოწმდა ყურით, რომელიც დამონტაჟდა მბრუნავ მოწყობილობაზე, რომელიც მოიცავდა ლაზერულ მაჩვენებელს. ამის შემდეგ დინამიკი მოათავსეს ყურთან შედარებით სხვადასხვა მიმართულებით და გამოსული ხმები. 

ხმის მიმართულების დადგენის შემდეგ, საკონტროლო კომპიუტერმა დაატრიალა სისტემა ისე, რომ ლაზერული მაჩვენებელი მოხვდა სამიზნე დინამიკზე, რის შედეგადაც მდებარეობის დაფიქსირება მოხდა ნახევარ გრადუსზე. ეს შთამბეჭდავია, როდესაც შევადარებთ წინა შედეგებს, რომლებმაც აჩვენეს, რომ ადამიანის ყურები ჩვეულებრივ განსაზღვრავს მდებარეობას 9 გრადუსით, ხოლო უახლესი ტექნოლოგია მხოლოდ 7.5 გრადუსში აფიქსირებს მას. 

”შესაძლებლობები სრულიად აღემატება იმას, რაც ამჟამად ტექნოლოგიის ხელმისაწვდომობას წარმოადგენს, მაგრამ ეს ყველაფერი მიიღწევა გაცილებით ნაკლები ძალისხმევით,” - თქვა მიულერმა. „ჩვენი იმედია, რომ რთულ გარე გარემოში, მათ შორის ზუსტი სოფლის მეურნეობისა და სატყეო მეურნეობის, საიმედო და უნარიანი ავტონომიის მოტანა; გარემოსდაცვითი ზედამხედველობა, როგორიცაა ბიომრავალფეროვნების მონიტორინგი; ასევე თავდაცვისა და უსაფრთხოებასთან დაკავშირებული აპლიკაციები“.