الهام از سیستم بینایی زنبورها برای بهبود کیفیت دوربین‌های دیجیتال

سیستم بینایی زنبورها و تکنولوژی

سیستم بینایی زنبورها نیز مانند بسیاری از جانوران دیگر، تفاوت قابل ملاحظه‌ای با انسان دارد. در واقع بسیاری از حیوانات از سیستم بینایی پیشرفته‌تری نسبت به انسان برخوردارند. حقیقتی که می‌توان آن را در سیستم شنوایی، بویایی، چشایی و لامسه نیز مشاهده کرد. اما آیا انسان می‌تواند از قابلیت‌های پیشرفته‌تر حیوانات و برتری‌هایی نظیر سیستم بینایی زنبورها به سود خود بهره ببرد؟ در ادامه‌ی متن پیش رو پاسخ این پرسش را به اتفاق یکدیگر بررسی خواهیم کرد. پس پیشنهاد می‌کنیم که مثل همیشه با مجله قرمز همراه باشید.

می‌توان گفت که چگونگی تشخیص رنگ اجسام گوناگون توسط انسان‌، در ساعات مختلف شبانه ‌روز متفاوت است. علاوه بر آن فرآیند یاد شده با میزان نوری که بر اجسام مورد نظر تابیده می‌شود نیز نسبت مستقیمی دارد. به این ترتیب بسیار اتفاق می‌افتد که ما رنگ یک جسم خاص را در ساعات مختلف از شبانه روز کاملا متفاوت از دیگر ساعت‌ها تشخیص می‌دهیم و آن را تیره‌تر یا روشن‌تر از حالت واقعی می‌بینیم.

کارآمدی سیستم بینایی زنبورها و ناکارآمدی تکنولوژی

جالب این‌جاست که تکنولوژی‌ به کار رفته در تولید ابزارهایی نظیر دوربین‌های دیجیتال (و حتی غیر دیجیتال)، ربات‌ها و هواپیماهای بدون سرنشین یا پهپادها نیز در زمینه‌ی تشخیص رنگ درست مانند چشم انسان عمل می‌کند. به این معنی که رنگ تشخیص داده شده و حتی ثبت شده توسط آن‌ها در بسیاری موارد با رنگ واقعی اجسام متفاوت است.

اما پژوهش‌های اخیر نشان از این دارد که سیستم بینایی برخی حیوانات برخلاف انسان هیچ گونه محدودیتی در این زمینه ندارد. به بیان دقیق‌تر تیم ترکیبی کارکشته‌ای متشکل از پژوهش‌گران رشته‌های مختلف در ملبورن استرالیا به تازگی حین به پایان رساندن یک پروژه‌ی پژوهشی، کشف تازه‌ای در زمینه‌ی چگونگی تشخیص رنگ توسط سیستم بینایی زنبورها کرده‌اند.

نتایج این پروژه‌ی پژوهشی نشان از آن دارد که سیستم بینایی زنبورها در امر تشخیص رنگ کاملا پایدار عمل می‌کند و برخلاف سیستم بینایی انسان از نور محیط تاثیر نمی‌گیرد. در واقع همین موضوع است که سبب می‌شود زنبورها بتوانند در هر ساعتی از شبانه روز گل‌های مد نظر خود را به خوبی تشخیص داده و به منظور جمع‌آوری شهد روی گل درست بنشینند.

بر این اساس اگر انسان‌ بتواند از تکنولوژی پیشرفته‌ای مشابه با سیستم بینایی زنبورها در طراحی ابزارهایی نظیر دوربین‌های دیجیتال، روبات‌ها و پهپادها یا هواپیماهای بدون سرنشین بهره بگیرد، به زودی می‌توان شاهد بروز تحولی شگرف در طراحی سیستم تشخیص رنگ توسط این ابزارها بود.

زنبور عسل

استفاده از سیستم بینایی زنبورها در طراحی تکنولوژی‌های مدرن

هماهنگ‌ کننده‌ی اصلی پروژه‌ی یاد شده یعنی پروفسور آدرین دایر معتقد است که برای سیستم‌های دیجیتال شناخته شده‌ای نظیر دوربین‌ها یا ربات‌ها رنگ اجسام معمولا در حال تغییر است. در حال حاضر این مشکل با فرض این که رنگ جهان به طور متوسط خاکستری است تا حدی دور زده شده است. اما در صورت عدم پیشرفت در این زمینه، ناکارآمدی سیستم تشخیص رنگ برای ابزارهای دیجیتال با توجه به مشکل یاد شده همچنان به قوت خود باقی خواهد ماند. شاهد این مدعا هم این حقیقت است که ابزارهایی نظیر دوربین‌های فعلی به سختی می‌توانند رنگ واقعی یک میوه‌ی رسیده یا شن‌های غنی از مواد معدنی را تشخیص دهند.

با این حال مشکل یاد شده برای سیستم بینایی زنبورها هیچ معنی و مفهومی ندارد. چرا که سیستم بینایی زنبورها از توان تشخیص چشم‌های اضافه‌ای بهره می‌گیرد که امکان برطرف کردن کامل این مشکل را به آن‌ها می‌دهد. در واقع زنبورها از سه چشم اضافه به نام Ocelii در بالای سرشان بهره می‌برند که به لطف وجود گیرنده‌های تشخیص رنگ خود، به آن‌ها این اجازه را می‌دهد تا نور محیط را تشخیص داده و با تفکیک آن از رنگ، رنگ واقعی اجسام را به خوبی تجزیه و تحلیل کنند.

در واقع سیستم بینایی زنبورها به این شکل کار می‌کند که رنگ گل‌ها توسط چشم‌های مرکبی که روی صورت این حشرات وجود دارد تشخیص داده می‌شود تا سه چشم اضافه‌ی موجود در سیستم بینایی زنبورها تنها نقش تفکیک کننده و تمیز دهنده‌ی نور محیط را ایفا نماید.

دکتر گارسیا پژوهش‌گر ارشد دانشگاه RMIT ملبورن و سرپرست پروژه‌ی پژوهشی یاد شده به این نکته اشاره می‌کند که قابلیت تشخیص نور رنگ‌ها‌ در سیستم بینایی زنبورها، که به لطف سه چشم اضافه‌ی آن‌ها صورت می‌گیرد، این امکان را به مغز زنبورها می‌دهد تا بتواند با پالایش رنگ اجسام از نور محیط، رنگ‌ها را به شکل کاملا درستی تشخیص داده و قدرت تمیز آن‌ها را به گونه‌ای بی‌نقص برای این حشرات مهیا کند.

به بیان ساده برای انجام خالی از اشکال این فرآیند، اطلاعات مجزایی که از چشم‌های مرکب جلویی و چشم‌های اضافه‌ی بالای سر زنبورها دریافت می‌شوند، به طور جداگانه به مغز فرستاده شده و در آن‌جا کاملا یک‌پارچه می‌گردند.

در این میان یکی دیگر از پژوهشگران فعال در این پروژه یعنی دکتر یو شان موفق شده گفته‌های سایر همکاران خود را با نقشه‌برداری از مسیر رشته‌های عصبی چشم‌های سه گانه‌ی زنبورها به اثبات برساند. بر اساس این اقدام به شکل کاملا عینی مشاهده شده است که یاخته‌های عصبی، اطلاعات دریافت شده از چشم‌های سه گانه‌ی سیستم بینایی زنبورها را به مغز این حشرات و واحدهای ویژه‌ی پردازش رنگ موجود در آن انتقال می‌دهند.

به این ترتیب اعضای تیم پژوهشی دانشگاه ملبورن استرالیا در نهایت به کشف این نکته رسیده‌اند که می‌توان اصول و قواعد ریاضی نهفته در پس مکانیزم پیچیده‌ی سیستم بینایی زنبورها را به برنامه‌های کامپیوتری کارآمدی تبدیل کرد و از آن در زمینه‌ی پیشرفت تکنولوژی‌های مربوط به علم تشخیص رنگ بهره گرفت. در صورت عملی شدن درست این کار شاید بتوان انقلاب مهمی را در این حوزه شاهد بود. انقلابی که در نتیجه‌ی آن سیستم چگونگی تشخیص رنگ توسط ابزارهای دیجیتال با جهشی عمده روبرو خواهد شد و مواردی نظیر کیفیت تصویر دوربین‌های دیجیتال و دوربین‌های طراحی شده برای تلفن‌های هوشمند، کیفیت تصاویر ثبت شده توسط پهپادها و همچنین کیفیت دید ربات‌ها به طرز قابل توجهی افزایش خواهد یافت.

در پایان باید به این نکته اشاره کرد که نتایج مربوط به پژوهش صورت گرفته در رابطه با سیستم بینایی زنبورها در ژورنال شرح اقدامات آکادمی ملی دانش به چاپ رسیده است.

منبع: تک رادار (همراه با تحلیل، تالیف و ویرایش اختصاصی نویسندگان و مترجمان مجله قرمز)

در صورت تمایل می‌توانید با نظرات خود در بخش کامنت، ما را در بهبود کیفیت مطالب بخش فناوری مجله قرمز یاری کنید.


نوشتن یک نظر

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *