Стрекозы - одни из самых эффективных охотников в мире насекомых. Пожалуй, их можно сравнить с акулами. Они также появились на планете задолго до динозавров и успешно пережили все вымирания и катаклизмы, дожив до наших дней без особых изменений в конструкции тела.
Интересно, что фасеточные глаза стрекоз не имеют восприятия глубины. То есть, по сути, это камеры, обладающие огромным обзором, но выдающие плоскую картинку. Несмотря на этот недостаток, стрекоза остается поразительно успешным охотником. Она ловит 95% своей добычи. Ни один другой хищник не может похвастаться такой эффективностью. Стрекоза перехватывает других насекомых на лету, по какой бы траектории те не пытались уходить от перехвата. Ни одна современная машина не способна действовать с подобной точностью. Потому мозг стрекозы очень интересует ученых и военных.
Ракета с мозгом стрекозы
Исследователи из Сандийских национальных лабораторий США пытаются скопировать способность стрекоз мгновенно вычислять сложные траектории. Для этого они создали упрощенную виртуальную среду для симуляции и разработали алгоритм, в общих чертах имитирующий работу мозга стрекозы. Как показывают эксперименты, алгоритм перехватывает объекты на лету лучше, чем любая запрограммированная человеком система.
По словам нейробиолога Фрэнсис Чанс, которая занимается разработкой этого алгоритма, технология позволит создать более точные и эффективные системы противоракетной обороны. Снаряды с искусственным «мозгом стрекозы» смогут перехватывать ракеты противника лучше, чем любые существующие системы ПРО.
Для создания такой системы Чанс, по сути, воссоздает биологические нейронные сети из мозга стрекозы в электронном виде. По ее словам, электронный мозг насекомого будет потреблять меньше энергии, но при этом сможет обучаться и адаптироваться более эффективно, чем традиционные компьютеры.
«Я пытаюсь предсказать, как нейроны связаны в мозгу, и понять, какие виды вычислений они производят, на основе того, что мы знаем о поведении животного», - говорит Чанс.
Например, когда добыча пытается уклониться от атаки в воздухе, время реакции стрекозы составляет всего 50 миллисекунд. Вы моргаете в шесть раз медленнее - примерно приблизительно 300 миллисекунд.
Мы точно знаем, с какой скоростью нейроны обмениваются информацией. За 50 миллисекунд обмен информацией успевает произойти только между тремя нейронами. Это значит, что логическая схема в мозге стрекозы, отвечающая за мгновенную реакцию, должна состоять всего из трех шагов. Но важно учитывать, что мозг может запускать сразу несколько параллельных цепочек вычислений.
Современные системы противоракетной обороны используют довольно сложные многоступенчатые вычисления. Используя алгоритмы из мозга стрекозы, их эффективность можно улучшить сразу по нескольким параметрам:
- Сократить размер, вес и энергопотребление бортовых компьютеров. Это позволит перехватчикам быть более легкими и маневренными.
- Повысить эффективность перехвата маневрирующих целей. Такая система сможет поражать даже непредсказуемые сверхзвуковые ракеты.
- Разработать системы наведения, использующие более простые и дешевые датчики.
Конечно, стрекозы и ракеты двигаются на разных скоростях. Так что еще не факт, что исследование найдет применение в системах ПРО. Но изучение вычислительной модели мозга стрекозы, в любом случае, может дать много преимуществ машинному обучению и искусственному интеллекту. ИИ-системы используются повсюду, от беспилотного транспорта до разработки лекарств. А потому способность принимать решения быстро и эффективно всегда будет полезной.
