一项新的研究正在从 1.3 亿年前进化而来的昆虫物种中汲取灵感，以增强无人机、机器人和轨道卫星的导航系统。

屎壳郎是已知的第一个利用夜间银河来导航的物种，它们以星座为参照点，将粪球滚成直线以远离竞争对手。

瑞典研究人员于2013年发现了这一现象，十年后，澳大利亚工程师们正在模拟蜣螂所使用的相同技术，以开发一种能够在低光条件下准确测量银河系方向的AI传感器。

南澳大学遥感工程师贾万·查尔教授及其博士生团队利用计算机视觉技术证明，与单独的恒星不同，构成银河系的巨大光带不会受到运动模糊的影响。

银河作为导航工具

查尔教授说：“夜间屎壳郎在田野里滚粪球时，需要夜空中的一个固定方向点来帮助它们直线行进，因此它们会大幅度地移动头部和身体。”“它们的小复眼很难分辨出单独的星星，尤其是在移动时，而银河则非常显眼。”

南澳大学(UniSA)的Javaan Chahl教授解释了屎壳郎和银河如何帮助工程师改进无人机、机器人和卫星的导航系统。图片来源：南澳大学

南澳大学的研究人员在一系列实验中，利用安装在车顶的摄像机拍摄了银河系的图像，这些图像包括车辆静止和移动时的画面。根据这些图像信息，他们开发了一种计算机视觉系统，可以准确测量银河系的方位，这是构建导航系统的第一步。

研究成果和未来方向

他们的研究成果已经发表在《仿生学》杂志上。

首席作者南澳大学博士生陶易婷表示，该方向传感器可以作为一种备份方法来稳定卫星，并帮助无人机和机器人在光线不足的情况下进行导航，即使在存在大量由运动和振动引起的模糊时也是如此。

“下一步，我想将这种算法应用于无人机，让它在夜间飞行中控制飞机，”陶说。

太阳帮助许多昆虫在白天导航，包括黄蜂、蜻蜓、蜜蜂和沙漠蚂蚁。到了晚上，月亮也为夜行昆虫提供了一个参考点，但它并不是总是可见的，这就是为什么屎壳郎和一些蛾类利用银河定位的原因。

查尔教授说，昆虫的视觉在导航系统方面长久以来一直给工程师们带来启发。

“昆虫已经解决了数百万年的导航问题，包括那些连最先进的机器也难以应对的问题。而且它们是在一个小小的身躯中做到的。与人类数十亿个神经元相比，它们的大脑仅由数万个神经元组成，但它们仍然能够找到自然界中的解决方案。”

参考文献：陶易婷、阿桑卡·佩雷拉、塞缪尔·蒂格、蒂莫西·麦金太尔、埃里克·沃伦特和贾万·查尔合著的《尽管图像移动，计算机视觉技术仍展现出对银河系的稳健方向测量》，发表于2024年6月20日的《仿生学》杂志。DOI: 10.3390/biomimetics9070375