آسمان، قطب‌نمای برخی از حشرات است

سامانه موقعیت‌یاب جهانی یا جی‌پی‌اس، امروزه نحوه جابه‌جایی ما انسان‌ها را دگرگون کرده است. اما جاندارانی همچون مورچه‌ها و زنبورها از دیرباز سامانه ناوبری خاص خود را داشته‌اند که درون بدن‌شان جای گرفته است.

خانم باربارا وب، زیست‌ربات‌شناس دانشگاه ادینبورگ می‌گوید، چشم‌های این جانداران به نور قطبی شده (پلاریزه) بسیار حساس است و آسمان نیز بسته به موقعیت خورشید، حاوی الگوی خاصی از نور قطبی شده است.  

اگر شیشه عینک آفتابی‌تان فیلتر پولاریزه داشته باشد و آن را رو به آسمان بچرخانید، می‌توانید نور قطبی شده اصیل را مشاهده کنید – نوری که از لنزها عبور می کند تغییر می‌یابد. وب می‌گوید، قطبی‌سازی (پلاریزاسیون) نور قابلیتی درون چشم‌های مرکب حشرات است. چشم مرکب برخی حشرات متشکل از هزاران واحد بینایی کوچک است. قابلیت قطبی‌سازی حشرات چنان است که گویی فیلتر پلاریزاسیون کوچکی چشم آن‌ها را پوشانده یا عینک‌های آفتابی متعددی رو به جهات مختلف گرفته‌ شده است.

اما وب می‌خواست بداند که آیا آسمان واقعا آن‌قدری به این حشرات اطلاعات می‌دهد که آن‌ها بتوانند جهت را به‌درستی تشخیص دهند. لذا گروه تحت سرپرستی او، حسگری ساخت که از روی چشم مورچه صحرایی مدل‌سازی شده بود. آن‌ها حسگر را زیر نوری مصنوعی گذاشتند که ویژگی‌های آن شبیه نور آسمان بود. سپس درون یک مدل رایانشی به حسگر مذکور داده‌هایی خورانده شد تا عملکرد مغز مورچه صحرایی، جیرجیرک و دیگر حشراتی را که قطب‌نمای سماوی دارند تقلید کند.
 

آن‌ها دریافتند که حشرات با برخورداری از اجزای حسی و پردازشی می‌توانند جهت‌های قطب‌نما را تنها با دو درجه خطا به‌درستی تشخیص دهند. نتایج این پژوهش در مقاله‌ای با عنوان From skylight input to behavioural output: A computational model of the insect polarized compass در مجله PLOS Computational Biology چاپ شده است.

با ساخت سیستمی مبتنی بر آنچه حشرات از آن بهره می‌برند، می‌توان سامانه‌ای ارزان‌تر و کم‌مصرف‌تر از جی‌پی‌اس تولید کرد.

 وب می‌گوید، حشرات مغز بسیار ریزی دارند؛ مغزی به‌اندازه یک سرسوزن که انرژی ناچیزی مصرف می‌کند. اما همین حشرات، بهتر از جی‌پی‌اس (که نیازمند زیرساخت‌های گسترده‌ای است) مکان‌یابی می‌کنند.

وب اکنون می‌کوشد رباتی بسازد که بتواند مانند مورچه صحرایی برای مکان‌یابی از نور استفاده کند.