Souvislosti mezi chováním zvířat a technickou kybernetikou (I)
Tahle poslední věta přivádí mnohé biology k zuřivosti jako rudý
šátek býka. Někteří jsou snad ještě ochotni uznat, že pro běžícího
jelena platí stejné zákony setrvačnosti jako pro jedoucí auto. Žádný
však nikdy neuzná, že ten jelen si při svém běhu hledá cestu podle
podobných pravidel technické kybernetiky jako třeba automatický vozík
jedoucí po povrchu Marsu. Přitom existují pokusy a pozorování, které to
jasně naznačují.
Už dávno před lety v jedné laboratoři zkusili napojit osciloskop na
oční nerv žabího oka. Zjistili, že z oka do žabího mozku přicházejí
zprávy jen o přibližujících se předmětech. Nehybné nebo vzdalující se
předměty zůstávaly bez odezvy. Algoritmus takového zpracování obrazové
informace sejmuté např. televizní kamerou by byl velice jednoduchý.
K rozeznání pohybujícího se předmětu na nehybném pozadí stačí porovnat
navzájem dva obrazy sejmuté po sobě v určitém časovém odstupu. K tomu je
jen zapotřebí aspoň na okamžik v oku zapamatovat viděný obraz. To pro
živou buňku oční sítnice není nijak nesplnitelný požadavek. Můžeme se
o tom na vlastních očích kdykoliv přesvědčit, když rychle zavřeme oči.
I za zavřenými víčky můžeme ještě okamžik vidět naposledy viděný obraz,
než se nám buňky oční sítnice zregenerují. Viděný obraz si tedy může
sítnice oka na okamžik zapamatovat. Stačí, aby buňky oční sítnice
reagovaly jen na změnu osvětlení oproti síle osvětlení zapamatované
z předcházejícího okamžiku, a máme oko reagující jen na pohybující se
předměty. Rozeznat nehybný předmět na nehybném pozadí je ovšem obtížné,
ale tento případ odezvu nevyvolává. A nakonec rozeznání přibližujícího
se předmětu od vzdalujícího se je opět jednoduché: Obraz přibližujícího
se předmětu se na sítnici zvětšuje, takže při porovnávání postupně
snímaných obrazů změn přibývá. Stačí tedy vyhodnocovat jen souhrn
signálů ze všech buněk oční sítnice signalizujících pohybující se
předmět bez dalšího přesnějšího vyhodnocování. Pokud tento souhrnný
signál sílí, něco se k oku přibližuje. Pokud slábne, něco se od oka
vzdaluje. Tento primitivní algoritmus má jen jednu nevýhodu: nevíme, co
se přibližuje nebo vzdaluje. Ze samotného souhrnného signálu se to
poznat nedá.
Tento primitivní algoritmus vyžaduje splnění jedné podmínky:
snímací kamera (oko) musí být vůči svému okolí nehybná. U žab je to
samozřejmě splněno - žáby mezi jednotlivými skoky sedí na zemi nehybně.
Tato podmínka je ale splněna i u jiných tvorů, u nichž bychom to možná
ani nečekali: např. slepice, ale i mnoho jiných ptáků při chůzi po zemi
kývá hlavou tak, že zatímco jejich tělo se plynule pohybuje kupředu,
jejich hlava zůstává chvíli nehybně stát na místě, pak rychle překývne
o kus kupředu a opět zůstane vůči okolnímu světu chvíli nehybně stát.
S mechanikou chůze to nesouvisí. Vezmeme-li slepici do náruče
a pohoupáme ji, pak slepice při tom bude kývat hlavou tak, aby její
hlava opět zůstávala vůči okolí nehybná, i když její tělo vykonává
vnucený kývavý pohyb. Podmínky pro jednoduché zjišťování pohybujících se
předmětů jsou tedy i v tomto případě stále splněny. Menší druhy ptáků,
ale i jiná malá zvířata, se celým tělem pohybují trhaně tak, že vždy na
chvilku strnou nehybně, pak se prudce pohnou do nové polohy či nového
místa a zase na chvilku nehybně strnou. Tohle střídání pohybu
a nehybnosti se stále rychle opakuje, takže i v tomto případě jsou
podmínky pro jednoduché zjišťování pohybujících se předmětů po většinu
času splněny.
Podobné chování můžeme pozorovat i u některých druhů hmyzu, např.
vosiček, které umějí za letu zastavit a chvíli "viset" nehybně ve
vzduchu. Pak ve vzduchu prudce poskočí o kousek dál a opět chvíli
nehybně "visí" nad jedním místem. I u nich jsou tedy splněny podmínky
pro popsaný jednoduchý algoritmus rozpoznávání pohybujících se předmětů
- tedy případných nepřátel.
Podobným způsobem létají třeba i vážky. Možná není náhododu, že
vážky patří k velmi starým, a tedy v ledasčem primitivním tvorům.
Zkameněliny vážek nacházíme už ve vrstvách z období prvohor.
Položme si zajímavou otázku, zda popsaný primitivní algoritmus může
stačit k životu v přírodě, případně čím je nutno ho doplnit. Zkusme si
představit robota, který bude plnit tyto úkoly:
1) Lovit potravu.
2) Vyhýbat se nepřátelům, tedy nenechat se sežrat.
3) Rozmnožovat se, tedy vyhledávat partnery svého druhu a pářit se
s nimi.
4) Neohrožovat vlastní mláďata.
K jednotlivým bodům:
1) Lovit potravu:
Lov potravy je jednoduchý: chytit do tlamy vše, co se přibližuje.
Známe tvory (např. některé žáby či chameleony), kteří loví potravu
vymršťováním jazyka na značnou vzdálenost, přičemž jejich tělo a hlavně
jejich oči zůstávají stále nehybně stát na jednom místě, takže jsou
stále schopné popsaným způsobem zjišťovat pohybující se (přibližující
se!) předměty. Spousta dalších zvířat loví ze zálohy jediným skokem na
kořist. Takový způsob lovu má samozřejmě i jiné důvody, nicméně
i v těchto případech jsou do poslední chvíle splněny všechny podmínky
pro popsaný primitivní algoritmus zjišťování pohybující se kořisti.
Zbývá jen jedna potíž: popsaný primitivní algoritmus vidění
neumožňuje rozpoznávání tvarů a tedy ani druhu lovené kořisti. Tu musí
posoudit až chuťové orgány v tlamě. I to ovšem můžeme v přírodě vidět.
Není výjimkou, že žába něco uloví a pak to zase vyplivne. Akvaristé
znají druhy rybek, které rozrývají dno akvária, naberou něco do tlamy,
"požvýkají" to a zase vyplivnou. K takovému hledání potravy není třeba
umět rozpoznávat tvary viděných předmětů. Je jen třeba nějakým způsobem
vyloučit nebezpečné předměty. V akváriu ani ve volné přírodě není mnoho
věcí či tvorů, které by nebylo možné bez následků vzít do tlamy a hned
zase vyplivnout. Jedovatí či jinak nebezpeční tvorové mívají obvykle
výrazné barvy. Stačí tedy doplnit algoritmus vidění blokováním lovu při
zjištění příslušné barvy.
Můžeme tedy konstatovat, že robot s popisovaným primitivním
způsobem vidění by byl schopen hledat si ve volné přírodě potravu, a že
jeho chování by se asi hodně podobalo chování některých primitivnějších
živých tvorů.
O těch ostatních bodech si něco povíme zase příště.
Miloš Pulda
Souvislosti mezi chováním zvířat a technickou kybernetikou (VIII)
Zbývá ještě zajímavá otázka: proč my, lidé se orientujeme hlavnězrakem, když pro většinu savců je nejdůležitější čich?
Miloš Pulda
Souvislosti mezi chováním zvířat a technickou kybernetikou (VII)
Minule jsme si ukázali, jakým způsobem je možné lovit ve volnépřírodě tvory podobné našemu jednoduchému robotu, a co z toho v příroděvyplývá. Dnes si ukážeme další důsledky takového způsobu lovu.
Miloš Pulda
Souvislosti mezi chováním zvířat a technickou kybernetikou (VI)
V minulých dílech jsme si ukázali, jak (technicky) jednoduchéalgoritmy stačí, aby robot mohl existovat v podmínkách, v jakých žijízvířata ve volné přírodě, a že se ta zvířata chovají mnohdy stejně, jakby se choval takový robot.
Miloš Pulda
Souvislosti mezi chováním zvířat a technickou kybernetikou (V)
Dnes se vrátíme k dalšímu bodu, který musí náš robot/živý tvor vpřírodě splňovat, aby jeho druh přežil: Neohrožovat vlastní mláďata.
Miloš Pulda
Souvislosti mezi chováním zvířat a technickou kybernetikou (IV)
Minule jsme si ukázali, že každý druh živých tvorů v přírodě másvoje poměrně jednoduché poznávací znamení, podle kterého živí tvorovépoznávají příslušníky svého druhu, např. při páření. Několik těchpoznávacích znamení jsme si ukázali.
Další články autora |
Studentky rozrušila přednáška psycholožky, tři dívky skončily v nemocnici
Na kutnohorské střední škole zasahovali záchranáři kvůli skupině rozrušených studentek. Dívky...
Podvod století za 2,4 miliardy. Ortinskému hrozí osm let a peněžitý trest 25 milionů
Luxusní auta, zlaté cihly, diamanty a drahé nemovitosti. To vše si kupoval osmadvacetiletý Jakub...
Rusové hlásí průlom fronty. Ukrajinská minela jim přihrála klíčové město
Premium Jako „den průlomů“ oslavují ruští vojenští blogeři pondělní události na doněcké frontě, kde se...
NATO by Rusy porazilo, Putin má jedinou naději, řekl polský ministr zahraničí
Rusko by se mělo bát Severoatlantické aliance, protože ho v případě střetu s ní čeká „nevyhnutelná...
Pokleknete a budete prosit. Generál slíbil zničit NATO do roku 2030
Velitel čečenských sil bojujících na Ukrajině a věrný obdivovatel ruského prezidenta Vladimira...
Počkej na mě! Vyprovodil tátu do války, jeho fotka otevírala peněženky
Seriál Jeho rozzářená tvář bývala za druhé světové války vystavena v každé třídě a kanadským žáčkům...
Bijec migrantů živoří. Salvini zamrzl v minulosti, spásu hledá v bájném mostu
Premium Někdejší hvězda italské krajní pravice Matteo Salvini politicky živoří. Jeho strana Liga před...
Strach z problémového nájmu? Majitelé bytů mají získat garanci za nájemníky
Premium Stát chce motivovat majitele nemovitostí k poskytování bydlení i rizikovým nájemcům. Pronajímatelé...
Dvacet let v Unii řečí čísel. Češi dominují v kaprech, letí také Erasmus
Dvě dekády po vstupu do Evropské unie je co se týče peněz Česko více než bilion korun v plusu. Z...
Nespí vaše dítě? Přečtěte si, jak nespavost vyřešit
Nespavost a problémy se spánkem se v různé míře objevují až u 30 % dětí. Mohou se projevovat častým buzením, problémy s usínáním, brzkým vstáváním...
- Počet článků 44
- Celková karma 0
- Průměrná čtenost 1282x