Insecten met 3D-brilletjes kunnen robots helpen met het zien van diepte

Neurowetenschappers gaven bidsprinkhanen 3D-brillen in een onderzoek dat zou kunnen bijdragen aan de ontwikkeling van 3D-visie voor robots. Er zijn veel dingen die me aanstaan bij dit idee, eerst en vooral dat:

A) de kleine dudes er fabuleus uitzien met hun koele planga's, en;

B) het is eigenlijk een waardevol gebruik van 3D-brillen, al zijn het pietepeuterig kleine exemplaren.

3D lijkt over het algemeen meer een gimmick te zijn dan een functionele toevoeging, maar er zitten serieuze redenen achter het project van de Newcastle University om bidsprinkhanen te voorzien van mini 3D-brillen in hun insectenbioscoop. Ik sprak met de projectleider, Dr. Jenny Read van het Institute of Neuroscience, die in Japan een ander bidsprinkhaan-laboratorium bezocht. Ze vertelde me dat deze specifieke insecten van groots belang zijn voor ons begrip van stereovisie, in andere woorden, de capaciteit om in 3D te kunnen zien.

“Ze zijn de enige ongewervelden waarvan we weten dat ze 3D-zicht hebben,” zei ze. Ze beroept zich daarbij op het werk van neurobioloog Samuel Rossel uit de jaren tachtig. De grootste bevinding was dat bidsprinkhanen ontvankelijk waren voor een bepaald visueel effect dat gemaakt werd door prismas voor hun ogen te houden om zo hun optisch zicht te verbuigen en een object dichterbij te laten lijken dan het daadwerkelijk was.

Read hoopt meer uit te vinden over de werking van dit 3D-mechanisme, wat mogelijk meer inzicht geeft in het menselijke equivalent. “De grootste aantrekkingskracht van een insect is het veel simpelere systeem,” legde ze uit. Aangezien het aantal neuronen in de hersenen van een bidsprinkhaan veel lager ligt dan in een menselijk brein, zouden de mechanismen die het voor ze mogelijk maakt om in 3D te zien, veel makkelijker te begrijpen moeten zijn.

Om de visie van de insecten te bestuderen, heeft haar team de beesten 3D brillen gegeven die hetzelfde zijn als degene die je in de bioscoop op je snufferd zet. Ze snijden gewoonweg de lenzen uit normale 3D-brillen en maken er kleine bidsprinkhaanexemplaren van en zetten ze vast op het hoofd met behulp van bijenwas. Dan krijgen de bidsprinkhanen hun eigen filmvertoning. In één voorbeeld krijgen ze een stip te zien die op het scherm beweegt op schijnbaar verschillende dieptes. De stip aapt een insect na en de onderzoekers observen de “stoot” reacties van de sprinkhanen. Het idee is dat het proefkonijn stoot wanneer het denkt dat de digitale prooi dichtbij genoeg is.

Ze gebruiken ook een gecamoufleerd “insect” om te bekijken of de bidsprinkhanen 'm kunnen onderscheiden van de achtergrond. Dat is een sleuteleigenschap voor ons menselijke 3D-zicht - je kunt dingen naar voren zien komen die je niet zou kunnen zien met één oog - maar we weten niet of de insecten hetzelfde kunnen. “Het lijkt erop dat het handig voor ze zou zijn omdat ze op gecamoufleerde prooien jagen, maar niemand weet of ze het wel of niet kunnen,” zei Read. Als men dat weet zou dat helpen om de werking van hun “stereo-algoritme” beter te begrijpen. Het algoritme bestaat uit de berekeningen die zich in hun brein afspelen die de beelden van ieder oog samen voegt.

De potentiële toepassingen van die kennis is waar robotica in beeld komt. Er zijn duidelijke redenen waarom robots zouden kunnen profiteren van 3D-visie, aangezien ze baat hebben bij het zien van diepte om veel bruikbare taken te volbrengen. Read geeft aan dat de Curiosity Rover bijvoorbeeld 3D-cameras heeft zodat de Rover het Marsoppervlak beter begrijpt.

De belangrijkste vraag die beantwoord moet worden is of het 3D-zicht van bidsprinkhanen in essentie hetzelfde werkt als die van mensen of niet. Als dat zo is, zou dat interessante informatie opleveren over de evolutie, aangezien mensen en insecten hun 3D-visie onafhankelijk van elkaar ontwikkeld hebben,” zei ze. “Als dat plaatsgevonden heeft gedurende miljoenen jaren van evolutie, moet dat een heel goede oplossing zijn, dus elke machinale 3D-visie die we maken voor robots enzo, zou hetzelfde moeten werken omdat het duidelijk het beste is.”

Als ze uitvinden dat bidsprinkhanen eigenlijk een andere manier hebben om in 3D te kunnen zien, is dat ook van belang voor robots. Omdat hun manier waarschijnlijk een stuk simpeler is dan wat er in ons brein omgaat. Daardoor biedt het een makkelijkere en goedkopere oplossing die mathematisch gezien niet erg moeilijk is. “Het meeste machinale zicht is op dit moment gebaseerd en geïnspireerd op menselijk zicht,” zei Read. “Maar insecten bieden een compleet andere wijze waarop we dat kunnen benaderen.”