蜜蜂導航的啟示:未來電腦定位技術的新方向

蜜蜂能在長距離的範圍內無需衛星、數位地圖或外部指引,依靠自身的能力尋找回家的路。透過觀察天空中的極化模式以及感知自身的運動,蜜蜂能準確地追蹤自己的位置並安全返航。歐洲的研究人員目前相信,這種自然能力有望改變電腦的導航方式。瑞典隆德大學的安德斯·米克爾森教授表示,蜜蜂可以在沒有智能手機或衛星導航的情況下找到回家的路。它們通過觀察天空的極化以及自己的速度來實現定位,因此不會迷路。

米克爾森負責一個名為 InsectNeuroNano 的歐盟資助計劃,該項目集合了來自五個歐洲國家的大學和實驗室的研究人員。其目標是將蜜蜂的內部導航系統重建在一個計算機芯片上。雖然電腦目前已經能模擬昆蟲導航,但成本卻相當高。米克爾森指出,即使是輕量級的導航芯片,相對於生物系統仍然顯得龐大且耗能。舉例來說,一個輕型芯片的重量輕易超過 80 克,耗電量則超過 7 瓦特,而一隻蜜蜂的體重不足 1 克,為其大腦供電的能量則少於 1/100 瓦特。

想像一下,若能製造出如此高效的芯片,這樣的對比反映出設計上的深層差異。現代芯片專注於靈活性和多任務處理,而蜜蜂的大腦則是為解決一組狹窄問題而進化,導航是其核心功能。InsectNeuroNano 團隊也採取相同的策略。他們不是設計通用處理器,而是製作專門執行單一任務的芯片,利用光信號和運動數據來確定位置。米克爾森表示,我們的芯片只能執行一個任務,但它能以極高的能效和微小的尺寸來完成。這與其他計算機芯片的策略截然不同。

這種芯片直接將導航嵌入設計中,而不是依賴軟件。這種硬接線的方法模仿了昆蟲大腦處理信息的方式,有助於保持系統的小型化和高效性。生物學家和工程師在這個項目中緊密合作。來自格羅寧根大學的伊莉莎白·奇卡教授專注於將生物學的見解轉化為芯片設計。奇卡表示,自然界已經為某些問題找到緊湊、低能耗且高效的解決方案,昆蟲大腦就是其中之一。儘管我們對它們並不完全了解,但我們已經掌握足夠的知識來開始建設這樣的系統。

這種合作對兩個領域都有益。芯片模型有助於測試關於昆蟲大腦連接的理論,而生物學的見解則指導工程決策。奇卡表示,我們正在向生物學家學習,但生物學家也在向我們學習。這種互動令人欣慰。團隊在實驗室條件下已經製作出早期原型。該項目將持續到 2026 年 9 月,儘管實際應用仍有數年距離,但長期潛力已顯而易見。米克爾森表示,透過這項研究,我們可能會製造出小型的、昆蟲大小的機器人,這將像是一個蜜蜂群,但可以指揮它們的行動。儘管這項研究不會迅速帶來機器蜜蜂,但它展示了現代工程如何開始緊跟自然的步伐。


Henderson
Henderson 主要擔任「炒稿記者」的職責,以翻譯最新科技,手機 電動車等消息為每天的工作。