Fliegen Sie in jeder schwierigen Situation nach rechts. Warum Vögel im Flug nicht kollidieren

Echtzeit- Standort von Flugzeugen

Jedes Jahr befinden sich immer mehr Flugzeuge am Himmel: Laut FlightRadar24 befinden sich derzeit 12 385 Schiffe in der Luft, wobei das Militär nicht berücksichtigt wird. In wenigen Jahren können Tausende unbemannter Postdrohnen zu ihnen kommen , um Waren und Pakete zu liefern.

In dieser Situation stellt sich die Frage: Wie kann die Sicherheit von Flugflügen gewährleistet werden? Gibt es eine Möglichkeit, ein automatisches Kollisionsvermeidungssystem zu erstellen, das auf allen bemannten und unbemannten Schiffen funktioniert? Nun, bei der Entwicklung effektiver Navigationssysteme kann die Luftfahrtindustrie viel von Vögeln und Insekten lernen. Vögel beherrschten vor 150 Millionen Jahren die Navigation in der Luft und Insekten vor 350 Millionen Jahren. Sie haben einen großen Vorsprung in Forschung und Entwicklung.

Offensichtlich haben Vögel und Insekten über einen langen Zeitraum der Evolution bestimmte Algorithmen entwickelt, um Kollisionen im Flug zu vermeiden. Wissenschaftler schlagen vor, dass solche Algorithmen bei Vögeln effektiver sein sollten, da ihr Körper nicht wie bei Insekten mit einem Exoskelett verstärkt wird. Vögel sind schwerer als Insekten und fliegen mit höherer Geschwindigkeit. Sie haben zerbrechliche Körper. Offensichtlich wird eine Kollision im Flug für Vögel sehr schmerzhaft sein. Es ist weniger wahrscheinlich, dass ein solcher Vogel Nachkommen hinterlässt. Das heißt, das Flugvermeidungssystem ist eindeutig ein günstiges Zeichen für die natürliche Selektion.

In früheren Jahren untersuchten Wissenschaftler, wie Vögel von Hindernissen weggehen , in enge Schlitze fliegen und Abstand in einer Herde halten.. Die Frage wurde jedoch nie untersucht: Was passiert, wenn zwei Vögel auf einem Kollisionskurs fliegen? Was machen sie dann?

Professor Mandyam Srinivasan von der University of Queensland, Australien, stellte die Aufgabe, zu untersuchen, mit welchen Strategien Vögel Kollisionen in entgegenkommenden Kursen vermeiden. Zu diesem Zweck wurden von zwei 21,6 Meter langen Seiten des Tunnels Vogelpaare aufeinander zu gelassen. Die möglichen Aktionen der interessierenden Vögel wurden als Hypothesen im Bayes'schen Netzwerk herangezogen, um ihre Wahrscheinlichkeit zu berechnen. Die vorhergesagten Wahrscheinlichkeiten wurden mit beobachtbaren Fakten verglichen. Daher kamen die Forscher zu Schlussfolgerungen über Kollisionsvermeidungsstrategien, die bei Vögeln gelten.


Testtunnel. Blaue und rote gepunktete Linien zeigen die Sichtfelder von Überwachungskameras.

Vor dem Testen wurden 10 männliche Wellensittiche ( Melopsittacus undulatus ) darauf trainiert, den Tunnel von Anfang bis Ende alleine zu fliegen.

Drongo, einer von zehn Wellensittichen, die an der Studie teilnahmen.

In 4 Tagen wurden 102 experimentelle Flüge von 7 Paaren, bestehend aus 10 Wellensittichen, aufgezeichnet. Es wurde keine einzige Kollision aufgezeichnet. Dann führten wir eine Analyse der Videos durch, in der festgelegt wurde, wie sich die Vögel zur Seite oder in die Höhe bewegten, wenn sie sich näherten.

Die Ergebnisse waren ziemlich unerwartet. Wie aus der Tabelle ersichtlich ist, tendierten die Vögel dazu, sich fast immer nach rechts zu verschieben, obwohl die Wahrscheinlichkeit einer solchen Verschiebung von Individuum zu Individuum sehr unterschiedlich ist.




Dies ist eine sehr merkwürdige Schlussfolgerung. Frühere Untersuchungen an Bienen zeigten, dass Bienen dazu neigen, sich bei Annäherung nach links zu verschieben. So oder so, aber die Tendenz, sich in eine bestimmte Richtung zu bewegen, ist ein wichtiges Wissen. Offensichtlich sollte dieses Wissen für alle Personen in der Bevölkerung gleich sein. Wenn sich die Vögel bei Annäherung in eine zufällige Richtung bewegen, beträgt die Wahrscheinlichkeit einer Kollision bei Auswahl von links / rechts 50%.

Papageien im Tunnel flogen in verschiedenen Höhen. Wissenschaftler haben herausgefunden, dass einige bestimmte Personen es eindeutig vorziehen, unter / über einer anderen bestimmten Person zu fliegen, was nicht zur Normalverteilung passt.


Präferenz einer bestimmten Person, über oder unter einer anderen Person zu fliegen

Trotz einzelner Fälle von Änderungen der Flughöhe ändern Vögel im Allgemeinen nicht die Höhe, wenn sie sich nähern, sondern verschieben sich in der horizontalen Ebene. Meistens - rechts. Wissenschaftler schließen daraus, dass die Wellensittiche besondere Bewegungsregeln sind, die auf der "Hardware-Ebene" verkabelt sind. Dies kann wahrscheinlich auf den Unterschied in der linken und rechten Gehirnhälfte zurückzuführen sein. Bei Papageien sind die rechte Hemisphäre und das linke Auge für taktische Aufgaben verantwortlich, z. B. das Erkennen einer wahrscheinlichen Kollision im Flug. Die linke Hemisphäre und das rechte Auge erledigen wiederum andere Aufgaben wie Flugwartung und Geschwindigkeitskontrolle. Dies ist übrigens einer der evolutionären Vorteile von Tieren mit unterschiedlichen Funktionen der linken und rechten Hemisphäre (für weitere Einzelheiten siehe die wissenschaftliche Arbeit “Überleben mit einem asymmetrischen Gehirn: Vor- und Nachteile der zerebralen Lateralisation “).

Somit bestätigte die Studie, dass das Vorhandensein der einfachsten allgemeinen Regeln es Tieren oder Maschinen ermöglicht, eine Kollision zu vermeiden.

Zunächst müssen Sie zustimmen, in eine Richtung zu wechseln. Es spielt keine Rolle - nach links oder rechts, aber jeder sollte zur Seite wechseln.

Zweitens entwickeln Sie einen Algorithmus zum Ändern der Höhe. Einer der Teilnehmer der Bewegung sollte sich nach oben und der andere nach unten bewegen. Die Regeln zum Ändern der Höhe können auf verschiedene Arten implementiert werden. Weisen Sie beispielsweise jedem einzelnen Flugzeug eine hierarchische Seriennummer zu. Wenn Sie eine Ebene mit einer höheren Nummer in der Hierarchie treffen, wird diese immer nach oben und mit einer niedrigeren nach unten verschoben. Eine universelle Hierarchie ist nicht einfach zu implementieren und erfordert den Informationsaustausch zwischen Gerichten vor der Konvergenz. Eine andere Möglichkeit besteht darin, jedes Flugzeug auf eine zufällige Verschiebungsregel nach oben oder unten einzustellen. In diesem Fall wird das Kollisionsrisiko von 100% auf 50% reduziert.

Wissenschaftler konnten noch nicht verstehen, wie Vögel die Richtung der Höhenverschiebung wählen. Vielleicht haben sie auch eine bestimmte Hierarchie.

Artikel veröffentlicht28. September 2016 in der Zeitschrift PLOS One (doi: 10.1371 / journal.pone.0162435).

Source: https://habr.com/ru/post/de397895/