Em qualquer situação difícil, voe para a direita. Por que os pássaros não colidem em voo

Localização das aeronaves em tempo real

Todos os anos, há cada vez mais aeronaves no céu: de acordo com o FlightRadar24 , existem 12 385 embarcações no ar no momento, e isso não leva em consideração os militares. Em alguns anos, milhares de drones de correspondência não tripulados poderão se juntar a eles para entregar mercadorias e encomendas.

Nesta situação, surge a questão: como garantir a segurança dos voos aéreos? Existe uma maneira de criar um sistema automático de prevenção de colisões para que funcione em todos os navios tripulados e não tripulados? Bem, no desenvolvimento de sistemas de navegação eficazes, a indústria da aviação pode aprender muito com pássaros e insetos. Os pássaros dominam a navegação no ar há 150 milhões de anos e os insetos há 350 milhões de anos. Eles têm uma grande vantagem em P&D.

Obviamente, durante um longo período de evolução, pássaros e insetos desenvolveram certos algoritmos para evitar colisões em voo. Os cientistas sugerem que esses algoritmos devem ser mais eficazes em aves, porque seu corpo não é reforçado com um exoesqueleto, como nos insetos. Os pássaros são mais pesados ​​que os insetos e voam em velocidades mais altas. Eles têm corpos frágeis. Obviamente, uma colisão em voo será muito dolorosa para os pássaros. É menos provável que um pássaro deixe filhotes. Ou seja, o sistema de prevenção de vôo é claramente um sinal favorável na seleção natural.

Nos anos anteriores, os cientistas investigaram como os pássaros se afastam dos obstáculos , voam em faixas estreitas e mantêm distância em um bando.. Mas a questão nunca foi investigada: o que acontece quando dois pássaros voam em rota de colisão. O que eles fazem então?

O professor Mandyam Srinivasan, da Universidade de Queensland, na Austrália, estabeleceu a tarefa de estudar quais estratégias as aves usam para evitar colisões nos cursos que se aproximam. Para isso, dos dois lados do túnel com 21,6 metros de comprimento, pares de pássaros foram soltos um contra o outro. As ações potenciais das aves de interesse foram tomadas como hipóteses na rede bayesiana para calcular sua probabilidade. As probabilidades previstas foram comparadas com fatos observáveis. Assim, os pesquisadores tiraram conclusões sobre estratégias de prevenção de colisões que se aplicam em aves.


Túnel de teste. Linhas pontilhadas em azul e vermelho mostram os campos de visão das câmeras de vigilância.

Antes do teste, 10 periquitos machos ( Melopsittacus undulatus ) foram treinados para pilotar o túnel do início ao fim sozinhos.

Drongo, um dos dez periquitos que participaram do estudo.Em

4 dias, foram registrados 102 vôos experimentais de 7 pares, compostos por 10 periquitos. Nenhuma colisão foi registrada. Em seguida, realizamos uma análise dos vídeos com fixação de como os pássaros se deslocavam para os lados ou a altura quando se aproximavam.

Os resultados foram bastante inesperados. Como pode ser visto na tabela, os pássaros mostraram uma tendência a quase sempre mudar para a direita, embora a probabilidade de tal mudança varie muito de indivíduo para indivíduo.




Esta é uma conclusão muito curiosa. Pesquisas anteriores sobre abelhas mostraram que as abelhas tendem a mudar para a esquerda quando se aproximam. De uma maneira ou de outra, mas a tendência a mudar em uma determinada direção é um conhecimento importante. Obviamente, esse conhecimento deve ser o mesmo para todos os indivíduos da população. Se os pássaros se moverem em uma direção aleatória ao se aproximar, ao escolher esquerda / direita, a probabilidade de colisão será de 50%.

Papagaios voaram em diferentes alturas. Os cientistas descobriram que alguns indivíduos específicos preferem claramente voar abaixo / acima de outro indivíduo específico, que não se encaixa na distribuição normal.


Preferência de um indivíduo específico para voar acima ou abaixo de outro indivíduo

Apesar dos casos individuais de mudanças na altitude de vôo, em geral, os pássaros não mudam de altitude quando se aproximam, mas mudam no plano horizontal. Na maioria das vezes - para a direita. Os cientistas concluem que os periquitos são regras de movimento peculiares, conectadas no "nível de hardware". Provavelmente, isso pode ser devido à diferença nos hemisférios esquerdo e direito do cérebro. Assim, em papagaios, o hemisfério direito e o olho esquerdo são responsáveis ​​por tarefas táticas, como detectar uma provável colisão em voo. Por sua vez, o hemisfério esquerdo e o olho direito fazem outras coisas, como manutenção de vôo e controle de velocidade. A propósito, essa é uma das vantagens evolutivas de animais com diferentes funções dos hemisférios esquerdo e direito (para mais detalhes, consulte o trabalho científico “Sobrevivência com cérebro assimétrico: vantagens e desvantagens da lateralização cerebral ”).

Assim, o estudo confirmou que a presença das regras gerais mais simples permitirá que animais ou máquinas evitem uma colisão.

Primeiro, você precisa concordar em mudar em uma direção. Não importa - para a esquerda ou para a direita, mas todos devem mudar para o lado.

Em segundo lugar, desenvolva um algoritmo para alterar a altura. Um dos participantes do movimento deve subir e o outro - baixo. As regras para alterar a altura podem ser implementadas de várias maneiras. Por exemplo, atribua um número de série hierárquico a cada aeronave individual. Quando encontrar um plano com um número mais alto na hierarquia sempre se move para cima e com um número mais baixo - para baixo. Uma hierarquia universal não é fácil de implementar e requer a troca de informações entre os tribunais antes da convergência. Outra opção é definir cada aeronave para uma regra de mudança aleatória para cima ou para baixo. Nesse caso, o risco de colisão será reduzido de 100% para 50%.

Os cientistas ainda não conseguiram entender como os pássaros escolhem a direção do deslocamento em altura. Talvez eles também tenham uma certa hierarquia.

Artigo publicado28 de setembro de 2016 na revista PLOS One (doi: 10.1371 / journal.pone.0162435).

Source: https://habr.com/ru/post/pt397895/