Dans toute situation difficile, volez vers la droite. Pourquoi les oiseaux n'entrent pas en collision en vol

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Chaque année, il y a de plus en plus d'aéronefs dans le ciel: selon FlightRadar24 , il y a actuellement 12 385 navires dans les airs, sans compter l'armée. En quelques années, des milliers de drones de courrier sans pilote peuvent les rejoindre pour livrer des marchandises et des colis.

Dans cette situation, la question se pose: comment assurer la sécurité des vols aériens? Existe-t-il un moyen de créer un système d'évitement de collision automatique pour qu'il fonctionne sur tous les navires avec ou sans équipage? Eh bien, en développant des systèmes de navigation efficaces, l'industrie aéronautique peut apprendre beaucoup des oiseaux et des insectes. Les oiseaux ont maîtrisé la navigation dans l'air il y a 150 millions d'années et les insectes il y a 350 millions d'années. Ils ont une grande longueur d'avance en R&D.

Évidemment, sur une longue période d'évolution, les oiseaux et les insectes ont développé certains algorithmes pour éviter les collisions en vol. Les scientifiques suggèrent que de tels algorithmes devraient être plus efficaces chez les oiseaux, car leur corps n'est pas renforcé par un exosquelette, comme chez les insectes. Les oiseaux sont plus lourds que les insectes et volent à des vitesses plus élevées. Ils ont des corps fragiles. De toute évidence, une collision en vol sera très douloureuse pour les oiseaux. Un tel oiseau est moins susceptible de laisser sa progéniture. Autrement dit, le système d'évitement de vol est clairement un signe favorable dans la sélection naturelle.

Au cours des années précédentes, les scientifiques ont étudié comment les oiseaux s'éloignent des obstacles , volent dans des fentes étroites et gardent leurs distances dans un troupeau.. Mais la question n'a jamais été étudiée: que se passe-t-il lorsque deux oiseaux volent sur une trajectoire de collision. Que font-ils alors?

Le professeur Mandyam Srinivasan de l'Université du Queensland, en Australie, a défini la tâche d'étudier les stratégies que les oiseaux utilisent pour éviter les collisions dans les cours venant en sens inverse. Pour ce faire, des deux côtés du tunnel de 21,6 mètres de long, des couples d'oiseaux ont été relâchés l'un vers l'autre. Les actions potentielles des oiseaux d'intérêt ont été prises comme hypothèses dans le réseau bayésien pour calculer leur probabilité. Les probabilités prévues ont été comparées à des faits observables. Ainsi, les chercheurs ont tiré des conclusions sur les stratégies d'évitement des collisions qui s'appliquent aux oiseaux.


Tunnel d'essai. Les lignes pointillées bleues et rouges montrent les champs de vision des caméras de surveillance.

Avant les tests, 10 perruches mâles ( Melopsittacus undulatus ) ont été entraînées à voler seules du tunnel du début à la fin.

Drongo, l'un des dix perruches ayant participé à l'étude

, a enregistré en 4 jours 102 vols expérimentaux de 7 paires, soit 10 perruches. Pas une seule collision n'a été enregistrée. Ensuite, nous avons effectué une analyse des vidéos avec une fixation de la façon dont les oiseaux se déplaçaient sur les côtés ou en hauteur lorsqu'ils s'approchaient les uns des autres.

Les résultats étaient assez inattendus. Comme le montre le tableau, les oiseaux ont tendance à se déplacer presque toujours vers la droite, bien que la probabilité d'un tel décalage varie considérablement d'un individu à l'autre.




Ceci est une conclusion très curieuse. Des recherches antérieures sur les abeilles ont montré que les abeilles ont tendance à se déplacer vers la gauche lorsqu'elles se rapprochent. D'une manière ou d'une autre, mais la tendance à se déplacer dans une certaine direction est une connaissance importante. De toute évidence, cette connaissance devrait être la même pour tous les individus de la population. Si les oiseaux se déplacent dans une direction aléatoire à l'approche, alors lors du choix gauche / droite, la probabilité de collision sera de 50%.

Les perroquets dans le tunnel ont volé à différentes hauteurs. Les scientifiques ont découvert que certains individus spécifiques préfèrent clairement voler au-dessous / au-dessus d'un autre individu spécifique, ce qui ne correspond pas à la distribution normale.


Préférence d'un individu spécifique de voler au-dessus ou au-dessous d'un autre individu

Malgré les cas individuels de changement d'altitude de vol, en général, les oiseaux ne changent pas d'altitude à l'approche, mais se déplacent dans le plan horizontal. Le plus souvent - à droite. Les scientifiques concluent que les perruches sont des règles de mouvement particulières, câblées au "niveau matériel". Cela est probablement dû à la différence entre les hémisphères gauche et droit du cerveau. Ainsi, chez les perroquets, l'hémisphère droit et l'œil gauche sont responsables de tâches tactiques, telles que la détection d'une collision probable en vol. À son tour, l'hémisphère gauche et l'œil droit font d'autres choses, comme l'entretien du vol et le contrôle de la vitesse. Soit dit en passant, c'est l'un des avantages évolutifs des animaux avec différentes fonctions des hémisphères gauche et droit (pour plus de détails, voir le travail scientifique “Survie avec un cerveau asymétrique: avantages et inconvénients de la latéralisation cérébrale »).

Ainsi, l'étude a confirmé que la présence des règles générales les plus simples permettra aux animaux ou aux machines d'éviter une collision.

Tout d'abord, vous devez accepter de changer de direction. Peu importe - à gauche ou à droite, mais tout le monde devrait se déplacer d'un côté.

Deuxièmement, développez un algorithme pour changer la hauteur. L'un des participants au mouvement devrait se déplacer vers le haut et l'autre vers le bas. Les règles de modification de la hauteur peuvent être mises en œuvre de différentes manières. Par exemple, attribuez un numéro de série hiérarchique à chaque avion individuel. Lorsque vous rencontrez un avion avec un nombre supérieur dans la hiérarchie, vous vous déplacez toujours vers le haut et avec un plus bas - vers le bas. Une hiérarchie universelle n'est pas facile à mettre en œuvre, et elle nécessite l'échange d'informations entre les tribunaux avant la convergence. Une autre option consiste à régler chaque avion sur une règle de décalage aléatoire vers le haut ou vers le bas. Dans ce cas, le risque de collision sera réduit de 100% à 50%.

Les scientifiques n'ont pas encore pu comprendre comment les oiseaux choisissent la direction du déplacement en hauteur. Peut-être ont-ils également une certaine hiérarchie.

Article publié28 septembre 2016 dans la revue PLOS One (doi: 10.1371 / journal.pone.0162435).

Source: https://habr.com/ru/post/fr397895/