Biets lokalsinne kan ge nytt navigationssystem

Foto på David Winge, postdoktor på forskningscentret NanoLund vid Lunds universitet.
– Till skillnad från oss människor, vet biet vid varje ögonblick exakt hur långt hemifrån det är och i vilken riktning dess bo finns, säger David Winge, postdoktor vid det strategiska forskningsområdet NanoLund vid Lunds universitet. Foto: Evelina Lindén
– Till skillnad från oss människor, vet biet vid varje ögonblick exakt hur långt hemifrån det är och i vilken riktning dess bo finns, säger David Winge, postdoktor vid det strategiska forskningsområdet NanoLund vid Lunds universitet. Foto: Evelina Lindén

Hur kommer det sig att bin alltid hittar hem igen – den rakaste vägen, till och med? Vad är det i insektshjärnan som gör navigationen så lätt? Och kan man kopiera den funktionen? Det har en grupp forskare undersökt i ett projekt som förenar kunskaperna från biologi, fysik, nanovetenskap och informatik.

Först ser linjen ut som ett virrvarr. Den svänger än hit, än dit, till synes slumpartat. Sedan händer någonting. Ett nästintill spikrakt streck leder tillbaka till utgångspunkten.

Banan beskriver ett bi på utflykt efter nektar. När det har samlat på sig så mycket det vill ha, flyger det utan att tveka raka vägen hem, bokstavligt talat.

– Inuti biets hjärna finns funktioner som hjälper till med detta. Biet vet, till skillnad från oss människor, i varje ögonblick exakt hur långt hemifrån det är, och i vilken riktning boet ligger, säger David Winge, post doc på NanoLund.

Med biologernas resultat som ritning

I ett samarbete mellan fysiska institutionen och biologiska institutionen på Lunds universitet, samt School of Informatics i University of Edinburgh, har forskargruppen fokuserat på att beräkna hur man med hjälp av ljussignaler i ett nätverk av nanotrådar kan bygga en liknande funktion.

– Man kan säga att vi har använt biologernas resultat som ritning för att konstruera ett väldigt enkelt och energisnålt sätt att navigera på, genom att efterlikna insektshjärnans funktion för det området, säger David Winge.

– Det finns många tänkbara användningsområden för den här typen av teknik. Små drönare, robotdammsugare eller andra saker som behöver navigera utan att dra onödigt mycket energi.

Billigt, snabbt och energisnålt

Komponenterna, som i forskargruppens numeriska beräkningar utgörs av nanotrådar, ska kunna ta emot två olika signaler, jämföra dem och skicka ut en ny signal. Optiska signaler – ljus – är ett billigt, snabbt och energisnålt sätt att kommunicera. Nanotrådar kan i sin tur absorbera en stor mängd ljus i förhållande till sin storlek, och är därför väldigt tacksamma att arbeta med.

– Det här är en pilotstudie som vi i förlängningen hoppas få finansiering för att bygga i laboratoriet, säger David Winge.

– Vi skissar på komponenter som inte ännu har kunnat framställas i laboratoriet – i sin helhet. Tidshorisonten är minst 10 år. Det stora utmaningen är att få ihop delarna, som nanokomponenterna består av, till fungerande enheter.

 

Studien ”Implementing an Insect Brain Computational Circuit Using III–V Nanowire Components in a Single Shared Waveguide Optical Network” är gjord av David O. Winge, Steven Limpert, Heiner Linke, Magnus T. Borgström, Barbara Webb, Stanley Heinze, och Anders Mikkelsen.

Studien är publicerad i ACS Publications.

Intresserad av forskning och samhälle?
Prenumerera på Apropå!
I nyhetsbrevet Apropå varvas senaste nytt från Lunds universitet med kommentarer till aktuella samhällshändelser från några av våra 4800 forskare.