שתפו‬        

רחלי ווקס

חרק עם מצלמה

חוקרים פיתחו מצלמה זעירה שיכולה להתחבר לגבו של חרק. מה היא תוכל ללמד אותנו על חייהם של היצורים המרתקים האלה?

27 באוגוסט 2020



 

ככל שעוברות השנים, מצלמות קטנות יותר ויותר נכנסות אל חיינו. איכותם של התצלומים שניתן להפיק באמצעות מצלמת סמארטפון קטנטנה, למשל, מומחשת מדי שנה בתחרות הצילום באייפון שעורכת חברת אפל – שאל רשימת הזוכים בה הצטרף לאחרונה הישראלי אבישי פוטרמן, שצילם תצלום מרשים של תוכי קיאה במעופו.

כעת, במחקר חדש, מציגים חוקרים מאוניברסיטת וושינגטון פיתוח ייחודי בתחום: מצלמה כה קטנה וקלה, שאפילו חרקים יכולים לשאת אותה על גופם כמו תיק גב.

המצלמה שפיתחו החוקרים, ושפרטיה התפרסמו לאחרונה בכתב העת Science Robotics, היא אלחוטית, משקלה עומד על 250 מיליגרם (עשירית ממשקלו של קלף משחק) והיא מסוגלת לשדר ולקבל נתונים למרחק של עד 120 מטר. המצלמה היא מעין "גו פרו לחרקים", והיא מתעדת את המתרחש סביבה מנקודת מבטו של החרק שלגבו היא מחוברת. ניתן לצלם באמצעותה סרטונים בשחור-לבן ברזולוציה גבוהה, והיא מסוגלת לפעול במשך עד שש שעות בכל פעם. היא נשלטת על ידי אפליקציית סמארטפון, שאליה היא מעבירה מידע בזמן אמת באמצעות Bluetooth.

המצלמה היא מעין "גו פרו לחרקים", שמתעדת את המתרחש מנקודת מבטו של החרק. תצלום: Mark Stone University of Washington

החוקרים חיברו את המצלמה לחיפושיות משני מינים ממשפחת השחרוריתיים: Asbolus laevis ו-Eleodes nigrina. "וידאנו שהחיפושיות יכולות לנוע כראוי בזמן שהן נושאות את המערכת", אומר עלי נג'אפי, דוקטורנט להנדסת חשמל ומחשבים באוניברסיטת וושינגטון וממחברי המחקר. "הן הצליחו לנוע בחופשיות על חצץ, לצעוד במעלה מדרון וגם לטפס על עצים".

קטן וחסכוני

אחד הקשיים העיקריים שעמם התמודדו מפתחי המצלמה היה העובדה שמצלמות צורכות כמות גדולה של אנרגיה, ולכן על הסוללה שמפעילה אותן להיות גדולה יחסית – דרישה בעייתית כשאת המצלמה נושא חרק קטן. במצלמת סמארטפון, למשל, רוחבו של החיישן שממיר את האור שנקלט לתמונה עומד על כ-5 מילימטרים – אך הסוללה שדרושה להפעלתו גדולה פי עשרה ויותר ושוקלת מעל 100 גרם.

לכן, החוקרים עשו מאמצים על מנת שהפיתוח החדש יהיה קטן וחסכוני באנרגיה. לשם כך, הם בחרו את רכיבי המכשיר בקפידה ועיצבו מערכת פשוטה יחסית. בנוסף, החוקרים תכננו את תנועת המצלמה כך שתהיה חסכונית באנרגיה: המצלמה כוללת זרוע רובוטית, שמאפשרת לה להסתובב בטווח של 60 מעלות. מתן הוראה למצלמה לפנות הצידה צורך אנרגיה – אך אם לא ניתנות פקודות נוספות, כעבור כדקה הזרוע מתיישרת חזרה קדימה מעצמה, ללא כל השקעה נוספת של אנרגיה.

על אף ממדיה הקטנים של המצלמה, היא מתאימה כיום רק לחרקים גדולים יחסית, כמו החיפושיות שנבדקו במחקר. על פי החוקרים, על מנת שגרסאות עתידיות של הפיתוח יתאימו גם לחרקים קטנים יותר (כמו דבורים ממינים גדולים), יהיה צורך להמשיך ולהקטין את הסוללה של המצלמה. לדבריהם, דרך אפשרית אחת לעשות זאת היא להפעיל את המצלמה בעזרת פאנל סולארי.

במסגרת המחקר, החוקרים בנו גם רובוט בגודל של חרק: 1.6 על 2 סנטימטרים, שנשלט מרחוק ושמסוגל לנוע על הקרקע במהירות של עד 3.5 ס"מ לשנייה במשך בין שעה אחת לארבע שעות ועשרים דקות ולשאת את המצלמה על גבו.

לאן הולך החרק?

צילום מנקודת מבט חרקית מאפשר גישה למקומות שמכשירים כמו רובוטים לא מסוגלים להגיע אליהם בדרך כלל. "חרקים מסוגלים ללכת על הקירות, על התקרה, מתחת לקליפות של עצים, מתחת לקרקע, בתוך חריצים על פני סלעים או בתוך צמחים", אומרת ד"ר נטע דורצ'ין, אנטומולוגית מבית הספר לזואולוגיה ומוזיאון הטבע ע"ש שטיינהרדט באוניברסיטת תל אביב. "הם נמצאים הרי בכל מקום".

לדברי החוקרים, מעבר לתרומתו של הפיתוח החדש לתחום הרובוטיקה, הוא יוכל לסייע בחקר עולמם של החרקים, מכיוון שניתן לתעד באמצעותו את התנהגותם ואת תגובותיהם לגירויים שונים. "פיתוח כזה יכול להראות לנו לאן החרק הולך, איפה הוא מחפש מזון, מה הוא אוכל, מה הוא עושה כשאנחנו לא רואים אותו, וללמד אותנו יותר על התנהגויות כמו מציאת בני זוג", אומרת דורצ'ין.

עם זאת, דורצ'ין מבהירה שנושא אחד שכנראה שלא יהיה אפשר ללמוד עליו בעזרת הפיתוח החדש הוא אופן פעולתה של מערכת הראייה של החרקים. "אי אפשר לראות את זה ממצלמה, חוש הראייה של החרקים הוא אחר לגמרי משלנו", היא אומרת. כך לדוגמה, חיפושיות מהירות במיוחד מתת-משפחת הגדיתיים (Cicindelinae) מתעוורות באופן חלקי וזמני בעת שהן רצות (ראייתן הופכת למטושטשת מכיוון שאינן מצליחות לעבד את כל המידע שמגיע לעין לכדי תמונה), ועיניהן של חיפושיות ממשפחת הסביבוניתיים (Gyrinidae) מחולקות לשניים, כשהחלק התחתון מיועד לראייה מתחת למים והעליון לראייה ביבשה. 

מרגלים עם שש רגליים

הפיתוח החדש מצטרף לשלל כלים טכנולוגיים שמשמשים כיום בחקר החרקים, שכוללים בין השאר מצלמות שממוקמות במרחב ושעוקבות אחר תנועותיהם של החרקים, מיכשור שמחובר לגוף החרק ושמודד את תגובותיו וסימולציות ממוחשבות.

הבנה טובה יותר של התנהגותם של החרקים חשובה במיוחד כיום, כשאינספור מיני חרקים נעלמים מן העולם במספרים אדירים. הסיבה העיקרית לתופעה זו היא האובדן והקיטוע של בתי הגידול שבהם חיים החרקים, וכן זליגת חומרי הדברה לסביבה הטבעית, דחיקה על ידי מינים פולשים והשפעותיו של משבר האקלים. לחרקים תפקידים קריטיים בטבע, בראשם ההאבקה, שבה תלויים חלק גדול מהיבולים שמגדל האדם, ובנוסף פירוק גוויות בעלי חיים והפיכתם לדשן לצמחים ושימוש כנדבך חשוב במארג המזון. לכן, הפגיעה בחרקים עלולה לגרום למערכות אקולוגיות שלמות להתמוטט, ולהשפיע על חייהם של בני האדם באופן משמעותי.

הבנה טובה של התנהגות החרקים חשובה משום שאינספור מיני חרקים נעלמים מן העולם. תצלום: Mark Stone University of Washington

שימוש אחר בפיתוח החדש שעשוי לעלות על הדעת הוא, כמובן, לריגול. "בסרטי מדע בדיוני למיניהם מרכיבים לפעמים מכשירים כאלה על חרקים, תיקנים בעיקר, ושולחים אותם לאסוף מודיעין", אומרת דורצ'ין.

עם זאת, שימוש דימיוני כזה מעלה קושי ברור: הצורך לשלוט בחרק, כדי שיעוף אל המפקדה או הבונקר הסודי של ארגון טרור ולא אל השדה החביב עליו. לאורך השנים נערכו ניסיונות להפוך את הבדיוני למדע: כך למשל, נחשף ש-DARPA, הסוכנות שאחראית על הפיתוחים הטכנולוגיים של צבא ארה"ב, ערכה במשך עשורים ניסויים במטרה להחדיר לגופם של חרקים מערכות שישלטו בהתנהגותם. האם העתיד טומן בחובו חרקים נושאי מצלמה, נשלטים מרחוק, שישרתו סוכנויות ביון? אין לדעת. אבל אם כן, תזכרו איפה שמעתם את זה קודם.


בעקבות הכתבה ב"זווית" הסיפור פורסם גם ב-מאקו

שתפו‬        


הירשמו לניוזלטר שלנו

עקבו אחרי זווית