เทคโนโลยีการติดตามที่ก้าวล้ำซึ่งเปิดเผยข้อมูลเชิงลึกใหม่เกี่ยวกับวิธีที่มดทะเลทรายนำทางโลก

ความร่วมมือด้านการวิจัยระดับนานาชาติที่เกี่ยวข้องกับมหาวิทยาลัย Sheffield ได้พัฒนาเทคโนโลยีการติดตามใหม่ซึ่งใช้การมองเห็นของคอมพิวเตอร์ ซึ่งเป็นสาขาวิชาวิทยาการคอมพิวเตอร์ที่ตั้งโปรแกรมคอมพิวเตอร์เพื่อตีความและทำความเข้าใจภาพและวิดีโอ เพื่อติดตามมดทะเลทรายแต่ละตัวตลอดช่วงชีวิตการหาอาหารของพวกมัน เครื่องมือนี้บันทึกการเดินทางของมดตั้งแต่ครั้งแรกที่ออกจากรังจนกระทั่งพบแหล่งอาหารและกลับไปยังอาณานิคมของมัน

• บทความอื่น ๆ : belukus.net

ชุดข้อมูลใหม่ของพวกเขาเผยให้เห็นว่ามดเรียนรู้ได้เร็วเหลือเชื่อ—จดจำเส้นทางกลับบ้านของพวกมันได้หลังจากเดินทางสำเร็จเพียงครั้งเดียว แต่ที่น่าประหลาดใจคือ เส้นทางภายนอกของพวกมันพัฒนาไปตามกาลเวลา ซึ่งบ่งบอกถึงกลยุทธ์ที่แตกต่างกันสำหรับการสำรวจและการแสวงประโยชน์ ข้อมูลที่มีความแม่นยำสูงยังเผยให้เห็นการเคลื่อนไหวแบบสั่นที่ซ่อนอยู่ซึ่งไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตามนุษย์ ซึ่งสามารถอธิบายได้ว่ามดสร้างรูปแบบการค้นหาที่ซับซ้อนซึ่งเหมาะสมกับสภาวะปัจจุบันได้อย่างไร

เนื่องจากซอฟต์แวร์ใหม่นี้ใช้ได้กับสัตว์ประเภทต่างๆ และใช้วิดีโอที่บันทึกด้วยกล้องมาตรฐาน จึงถูกนำมาใช้โดยกลุ่มวิจัยระหว่างประเทศจำนวนมาก และเหมาะอย่างยิ่งสำหรับโครงการวิทยาศาสตร์พลเมือง ข้อมูลที่มีความแม่นยำสูงที่รวบรวมได้มีความสำคัญต่อการทำความเข้าใจว่าสมองสามารถนำทางสัตว์ผ่านโลกอันซับซ้อนของพวกมันได้อย่างไร ซึ่งสามารถสร้างแรงบันดาลใจให้กับหุ่นยนต์ที่ได้รับแรงบันดาลใจทางชีวภาพรุ่นใหม่

เทคโนโลยีและชุดข้อมูลใหม่นี้ผลิตโดย Dr. Michael Mangan อาจารย์อาวุโสด้าน Machine Learning และ Robotics ที่ภาควิชาวิทยาการคอมพิวเตอร์ของมหาวิทยาลัย ร่วมกับ Lars Haalck และ Benjamin Risse จาก University of Münster, Antoine Wystrach และ Leo Clement จาก Center for Integrative ชีววิทยาของตูลูสและบาราบารา เวบบ์แห่งมหาวิทยาลัยเอดินบะระ—แสดงให้เห็นในการศึกษาใหม่ที่ตีพิมพ์ในวารสาร Science Advances

การศึกษาอธิบายวิธีที่ CATER (การติดตามสัตว์แบบผสมผสานและการสร้างสภาพแวดล้อมใหม่) ใช้ปัญญาประดิษฐ์และการมองเห็นของคอมพิวเตอร์เพื่อติดตามตำแหน่งของแมลงในวิดีโอที่ถ่ายโดยใช้กล้องที่มีอยู่ทั่วไป ระบบสามารถตรวจจับได้แม้กระทั่งวัตถุขนาดเล็กที่ยากจะมองเห็นด้วยตา และทนทานต่อความยุ่งเหยิง สิ่งกีดขวาง และเงาเบื้องหลัง ช่วยให้ระบบทำงานในที่อยู่อาศัยตามธรรมชาติของสัตว์ได้ โดยที่ระบบอื่นๆ ล้มเหลว

ดร. Michael Mangan อาจารย์อาวุโสด้านการเรียนรู้ของเครื่องและวิทยาการหุ่นยนต์แห่งมหาวิทยาลัย Sheffield กล่าวว่า “เราบันทึกข้อมูลนี้ระหว่างการทัศนศึกษาภาคฤดูร้อน แต่ต้องใช้เวลาถึง 10 ปีในการสร้างระบบที่สามารถดึงข้อมูลได้ คุณจึงทำได้ บอกว่ามันเป็นทศวรรษในการสร้าง”ฉันทึ่งเสมอว่าแมลงเหล่านี้สามารถเดินทางในระยะทางไกลได้อย่างไร สูงถึง 1 กม. ในภูมิประเทศที่ห้ามไม่ให้มีอุณหภูมิสูงกว่า 50 องศาเซลเซียส

“จนถึงตอนนี้มดทะเลทรายถูกติดตามด้วยมือโดยใช้ปากกาและกระดาษ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการสร้างตารางบนพื้นด้วยเชือกและเสา และเฝ้าดูพฤติกรรมของพวกมันภายในตาราง อีกวิธีหนึ่งที่ใช้ในการหลีกเลี่ยงปัญหานี้คือการใช้ดิฟเฟอเรนเชียลโกลบอล ระบบระบุตำแหน่ง (GPS)—แต่อุปกรณ์มีราคาแพงและมีความแม่นยำต่ำ

“การขาดวิธีการที่มีประสิทธิภาพและต้นทุนต่ำในการจับเส้นทางของแมลงที่แม่นยำในสนามได้ทำให้เกิดช่องว่างในความรู้ของเราเกี่ยวกับพฤติกรรมของมดทะเลทราย โดยเฉพาะอย่างยิ่งเกี่ยวกับวิธีที่พวกมันเรียนรู้เส้นทางที่มองเห็นได้ พวกมันทำได้เร็วเพียงใด และวิธีที่พวกมันใช้กลยุทธ์ ที่อาจทำให้งานง่ายขึ้น”

เครดิต: มหาวิทยาลัยเชฟฟิลด์วิธีการติดตามด้วยภาพแบบใหม่ของ CATER จัดการกับความท้าทายเหล่านี้ด้วยการจับภาพความละเอียดสูงของมดในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติ และใช้เทคโนโลยีการถ่ายภาพเพื่อระบุมดแต่ละตัวตามการเคลื่อนไหวเพียงอย่างเดียว จากนั้นจึงใช้เทคนิคการโมเสกภาพแบบใหม่เพื่อสร้างหรือต่อภาพทิวทัศน์จากภาพที่มีความละเอียดสูงเข้าด้วยกัน วิธีการใหม่นี้เชื่อมช่องว่างระหว่างการศึกษาภาคสนามและในห้องปฏิบัติการ โดยให้ข้อมูลเชิงลึกที่ไม่เหมือนใครเกี่ยวกับพฤติกรรมการนำทางของมด ข้อมูลดังกล่าวจะมีความสำคัญอย่างยิ่งในการเปิดเผยว่าสัตว์ที่มีสมองเล็กกว่าหัวเข็มหมุดนำทางในสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพได้อย่างไร