“只是想想蒼蠅能做什么，” EPFL腦思維研究所的實(shí)驗(yàn)室Pavan Ramdya教授和EPFL計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院的Pascal Fua教授的實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)研究。“蒼蠅可以爬過輪式機(jī)器人無(wú)法做到的地形。”蠅并不完全對(duì)人類具有吸引力。我們正確地將他們與日常生活中令人垂涎的經(jīng)歷聯(lián)系在一起。但是，有一條出乎意料的救贖之路：機(jī)器人。事實(shí)證明，蒼蠅的某些特征和能力可以為機(jī)器人系統(tǒng)的新設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

拉姆迪亞說：“與大多數(shù)脊椎動(dòng)物不同，蒼蠅幾乎可以爬任何地形。” “它們可以粘在墻壁和天花板上，因?yàn)樗鼈兊耐燃馍嫌姓澈蠅|和爪子。這使它們基本上可以移動(dòng)到任何地方。這也很有趣，因?yàn)槿绻梢詫⑵浞旁谌魏伪砻嫔?，都可以通過等待來管理能量消耗在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候采取行動(dòng)。”

正是這種提取控制飛行行為原理的構(gòu)想為機(jī)器人的設(shè)計(jì)提供了動(dòng)力，該機(jī)器人推動(dòng)了DeepFly3D的發(fā)展，DeepFly3D是果蠅果蠅(Drosophila melanogaster)(一種幾乎在整個(gè)生物學(xué)中普遍使用的模型生物)的運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)。

在拉姆迪亞(Ramdya)的實(shí)驗(yàn)裝置中，蒼蠅在微型浮球之類的微小浮球上行走，而七個(gè)攝像頭記錄了它的每一次運(yùn)動(dòng)。蒼蠅的頂側(cè)被粘在一個(gè)固定的舞臺(tái)上，這樣當(dāng)它在球上行走時(shí)它始終保持在原位。然而，蒼蠅“相信”它正在自由移動(dòng)。

然后，由SemihGünel(博士)開發(fā)的深度學(xué)習(xí)軟件DeepFly3D處理收集到的相機(jī)圖像。在Ramdya和Fua的實(shí)驗(yàn)室工作的學(xué)生。拉姆迪亞說：“這是一個(gè)必要的，跨學(xué)科的合作和變革的典范。” “通過利用計(jì)算機(jī)科學(xué)和神經(jīng)科學(xué)，我們解決了長(zhǎng)期的挑戰(zhàn)。”

DeepFly3D的特殊之處在于，它可以推斷出蒼蠅甚至其他動(dòng)物的3D姿態(tài)，這意味著它可以以前所未有的分辨率自動(dòng)預(yù)測(cè)并進(jìn)行行為測(cè)量，從而適用于各種生物學(xué)應(yīng)用。該軟件無(wú)需手動(dòng)校準(zhǔn)，它使用相機(jī)圖像自動(dòng)檢測(cè)并糾正在計(jì)算飛行姿勢(shì)時(shí)所犯的任何錯(cuò)誤。最后，它還使用主動(dòng)學(xué)習(xí)來提高自己的表現(xiàn)。

DeepFly3D為在三個(gè)維度上高效，準(zhǔn)確地模擬果蠅的運(yùn)動(dòng)，姿勢(shì)和關(guān)節(jié)角度開辟了一種途徑。這可能會(huì)啟發(fā)一種自動(dòng)建模其他生物的3-D姿態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)方法。

拉姆迪亞說：“果蠅作為模型有機(jī)體，很好地平衡了可處理性和復(fù)雜性。” “如果我們了解它是如何工作的，我們會(huì)對(duì)機(jī)器人技術(shù)和醫(yī)學(xué)產(chǎn)生重要影響，也許最重要的是，我們可以在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)獲得這些見解。”