Пчёлы преодолевают большие расстояния и безошибочно возвращаются в улей — и всё это без спутников, цифровых карт и внешних подсказок. Достаточно взглянуть на небо и «почувствовать» собственное движение. Сегодня исследователи из Европы уверены: эта природная стратегия может радикально изменить то, как компьютеры ориентируются в пространстве. А значит — сделать навигацию компактнее, дешевле и в разы экономичнее.
Навигация по небу и движению
Пчёлы определяют направление, считывая поляризацию света в небе и сопоставляя её со своей скоростью и пройденным путём. Это позволяет им отслеживать положение и возвращаться домой с поразительной точностью. «Пчела находит дорогу обратно без смартфона и спутниковой навигации, — объясняет профессор Лундского университета (Швеция) Андерс Миккельсен. — Она ориентируется по поляризации неба и собственной скорости — и не теряется».
Именно этот принцип лежит в основе европейского проекта InsectNeuroNano, который Миккельсен координирует. В нём участвуют университеты и лаборатории из пяти стран ЕС. Цель амбициозна: воссоздать «встроенную» навигационную систему пчелы прямо на компьютерном чипе.
Проблема разрыва эффективности
На первый взгляд задача кажется решённой: современные компьютеры уже умеют имитировать навигацию насекомых. Но цена этой имитации слишком высока. Даже облегчённые навигационные микросхемы остаются громоздкими и прожорливыми по сравнению с биологическими системами.
«Лёгкий чип легко весит больше 80 граммов и потребляет свыше 7 ватт, — говорит Миккельсен. — Пчела весит меньше грамма, а её мозгу хватает менее сотой доли ватта. Представьте, если бы мы сделали чип с такой же эффективностью».
Причина разницы — в философии дизайна. Современные процессоры универсальны: они рассчитаны на многозадачность и гибкость. Мозг пчелы эволюционировал иначе — под узкий круг задач, где навигация занимает центральное место. Максимум эффективности при минимуме ресурсов.
Один чип — одна задача
Команда InsectNeuroNano пошла тем же путём. Вместо универсального процессора они создают специализированный чип, выполняющий одну-единственную функцию: определение положения по световым сигналам и данным о движении.
«Наш чип умеет делать только одно, — подчёркивает Миккельсен. — Зато делает это исключительно энергоэффективно и в микроскопическом размере. Это принципиально иная стратегия по сравнению с обычными микросхемами».
Жёстко «прошитая» навигация
Ключевая особенность разработки — отказ от программной обработки в пользу аппаратной. Навигация буквально встроена в архитектуру чипа, как это происходит в мозге насекомых. Такой «жёстко прошитый» подход позволяет сократить размеры и энергопотребление.
Здесь тесно сотрудничают биологи и инженеры. Профессор Элизабетта Кикка из Университета Гронингена переводит знания о нейронных схемах насекомых на язык микроэлектроники. «В некоторых задачах природа уже нашла компактные, экономичные и эффективные решения, — говорит она. — Мозг насекомых — одно из них. Мы не знаем о нём всего, но знаем достаточно, чтобы начать строить систему».
Обмен идёт в обе стороны: модели чипов помогают проверять гипотезы о работе мозга насекомых, а биологические данные направляют инженерные решения. «Мы учимся у биологов, — добавляет Кикка. — Но и они учатся у нас. Наблюдать за этим — настоящее удовольствие».
От микророботов до новой инженерии
В лабораторных условиях команда уже создала ранний прототип. Проект продлится до сентября 2026 года, и до практического применения ещё далеко. Но потенциал очевиден.
«Мы могли бы создавать крошечных, “насекоморазмерных” роботов, — говорит Миккельсен. — Это было бы похоже на пчелиную колонию, только с возможностью задавать ей задачи».
Речь не идёт о роботизированных пчёлах в ближайшем будущем. Зато исследование ясно показывает: современная инженерия всё внимательнее смотрит на природу — не как на источник вдохновения, а как на учебник по сверхэффективным решениям.
