Un team di ricercatori dell'Università della Virginia ha sviluppato un innovativo sistema di visione artificiale ispirato agli occhi della mantide religiosa. Questo prototipo potrebbe rivoluzionare la percezione visiva delle macchine, superando i limiti attuali in termini di accuratezza, tempi di elaborazione e consumo energetico.
Il sistema, descritto in un recente articolo pubblicato su Science Robotics, replica le capacità biologiche degli occhi composti della mantide, combinando microlenti e fotodiodi multipli su una superficie flessibile e convessa. Questa configurazione offre un ampio campo visivo e una superiore percezione della profondità.
Vantaggi della visione biomimetica
A differenza dei sistemi di visione tradizionali, il prototipo sviluppato dal team guidato dal professor Kyusang Lee è in grado di:
- Elaborare le informazioni visive in tempo reale
- Ridurre drasticamente i costi di trasferimento e computazione dei dati
- Minimizzare il consumo energetico (fino a 400 volte inferiore rispetto ai sistemi attuali)
La chiave di questa innovazione risiede nell'integrazione di materiali semiconduttori flessibili, dispositivi conformi e algoritmi di post-elaborazione unici. Il sistema monitora continuamente i cambiamenti nella scena, identificando i pixel modificati e codificando queste informazioni in set di dati più piccoli per l'elaborazione.
Applicazioni potenziali
La tecnologia sviluppata dal team dell'Università della Virginia potrebbe trovare applicazione in diversi settori, tra cui:
- Veicoli a basso consumo energetico e droni
- Auto a guida autonoma
- Robotica industriale
- Sistemi di sorveglianza e sicurezza
- Dispositivi per la domotica
Byungjoon Bae, dottorando e primo autore dello studio, ha sottolineato come "il sistema fornisca una precisa consapevolezza spaziale in tempo reale, essenziale per applicazioni che interagiscono con ambienti dinamici".
Il segreto della mantide religiosa
La mantide religiosa si distingue dagli altri insetti per la sua capacità di percezione tridimensionale. I suoi occhi composti combinano infatti:
- Un ampio campo visivo
- Un'eccellente capacità di tracciamento del movimento
- Una visione binoculare con sovrapposizione del campo visivo tra occhio destro e sinistro
Questa configurazione unica consente alla mantide di sfruttare sia il parallasse di movimento (come altri insetti) che la stereopsis (come gli esseri umani) per una precisa percezione della profondità.
Il professor Lee ha commentato: "Il lavoro del nostro team rappresenta un'importante intuizione scientifica che potrebbe ispirare altri ingegneri e scienziati, dimostrando una soluzione biomimetica intelligente per affrontare complesse sfide di elaborazione visiva".
Questa ricerca apre nuove prospettive nello sviluppo di sistemi di visione artificiale più efficienti ed accurati, con potenziali ricadute in numerosi settori tecnologici e applicativi.
La mantide religiosa, un insetto affascinante che ha ispirato recenti innovazioni nel campo della visione artificiale, ha una storia evolutiva che risale a milioni di anni fa. Questi predatori dall'aspetto peculiare appartengono all'ordine dei Mantodei e sono presenti sulla Terra da almeno 135 milioni di anni, come dimostrano i fossili rinvenuti.
La loro particolare conformazione degli occhi, che ha catturato l'attenzione dei ricercatori, è il risultato di un lungo processo evolutivo. Gli occhi composti della mantide religiosa sono costituiti da migliaia di unità ottiche chiamate ommatidi, ciascuna delle quali fornisce un'immagine parziale dell'ambiente circostante.
Un aspetto curioso riguarda la capacità della mantide di ruotare la testa di 180 gradi, permettendole di osservare l'ambiente in modo estremamente ampio senza muovere il resto del corpo. Questa caratteristica, combinata con la struttura degli occhi, conferisce all'insetto una visione straordinariamente acuta e un'eccellente percezione del movimento.
Nel corso della storia, la mantide religiosa ha affascinato diverse culture. Nell'antica Cina, ad esempio, era considerata un simbolo di coraggio e strategia militare. I guerrieri studiavano i suoi movimenti rapidi e precisi per migliorare le proprie tecniche di combattimento.
La natura è la fonte di tutta la vera conoscenza. Ha la sua logica, le sue leggi, essa non ha alcun effetto senza causa né invenzione senza necessità.
Questa citazione di Leonardo da Vinci riflette perfettamente l'approccio biomimetico adottato dai ricercatori dell'Università della Virginia. Osservando e replicando le soluzioni sviluppate dalla natura attraverso milioni di anni di evoluzione, gli scienziati stanno aprendo nuove frontiere nella tecnologia della visione artificiale.
Un'altra curiosità riguarda il nome "mantide religiosa". L'appellativo "religiosa" deriva dalla postura che l'insetto assume quando è in attesa della preda, con le zampe anteriori sollevate come in preghiera. Questa caratteristica ha portato alla nascita di numerose leggende e superstizioni in diverse culture.
La biomimetica, disciplina che si ispira alla natura per risolvere problemi complessi, non è nuova nel campo dell'ingegneria. Altri esempi di successo includono il velcro, ispirato ai semi di bardana, e le superfici idrofobiche, basate sulle proprietà delle foglie di loto. L'innovazione ispirata alla mantide religiosa si inserisce quindi in un filone di ricerca consolidato e promettente.
In conclusione, questo studio non solo apre nuove prospettive nel campo della visione artificiale, ma sottolinea anche l'importanza di guardare alla natura come fonte di ispirazione per l'innovazione tecnologica. La mantide religiosa, con la sua storia evolutiva e le sue caratteristiche uniche, continua a stupire e a insegnare, dimostrando che anche le creature più piccole possono avere un impatto enorme sul progresso scientifico.
