"Basta pensar no que uma mosca pode fazer, "diz o professor Pavan Ramdya, cujo laboratório no Brain Mind Institute da EPFL, com o laboratório do Professor Pascal Fua no Instituto de Ciência da Computação da EPFL, conduziu o estudo. "Uma mosca pode escalar um terreno que um robô com rodas não seria capaz."

As moscas não são exatamente cativantes para os humanos. Nós os associamos corretamente a experiências menos que apetitosas em nossa vida diária. Mas existe um caminho inesperado para a redenção:robôs. Acontece que as moscas têm alguns recursos e habilidades que podem informar um novo design para sistemas robóticos.

"Ao contrário da maioria dos vertebrados, as moscas podem escalar quase qualquer terreno, "diz Ramdya." Eles podem grudar em paredes e tetos porque têm almofadas adesivas e garras nas pontas das pernas. Isso permite que eles basicamente vão a qualquer lugar. Isso também é interessante porque se você pode descansar em qualquer superfície, você pode gerenciar seu gasto de energia esperando o momento certo para agir. "

Foi essa visão de extrair os princípios que regem o comportamento da mosca para informar o design de robôs que impulsionou o desenvolvimento do DeepFly3D, um sistema de captura de movimento para a mosca Drosophila melanogaster, um organismo modelo que é usado quase onipresente na biologia.

Na configuração experimental de Ramdya, uma mosca caminha em cima de uma pequena bola flutuante - como uma esteira em miniatura - enquanto sete câmeras registram cada movimento seu. O lado superior da mosca é colado em um palco imóvel para que fique sempre no lugar enquanto você anda sobre a bola. No entanto, a mosca "acredita" que está se movendo livremente.

As imagens de câmera coletadas são então processadas por DeepFly3D, um software de aprendizagem profunda desenvolvido por Semih Günel, um Ph.D. estudante trabalhando com os laboratórios de Ramdya e Fua. "Este é um bom exemplo de onde uma colaboração interdisciplinar era necessária e transformadora, "diz Ramdya." Ao alavancar a ciência da computação e a neurociência, enfrentamos um desafio de longa data. "

O que é especial sobre o DeepFly3D é que ele pode inferir a pose 3-D da mosca - ou até mesmo de outros animais - o que significa que ele pode prever e fazer medições comportamentais automaticamente em uma resolução sem precedentes para uma variedade de aplicações biológicas. O software não precisa ser calibrado manualmente e usa imagens da câmera para detectar e corrigir automaticamente quaisquer erros que faça nos cálculos da pose da mosca. Finalmente, ele também usa o aprendizado ativo para melhorar seu próprio desempenho.

DeepFly3D abre uma maneira de modelar os movimentos com eficiência e precisão, poses, e ângulos articulares de uma mosca de fruta em três dimensões. Isso pode inspirar uma maneira padrão de modelar automaticamente a pose 3-D em outros organismos também.

"O voo, como um organismo modelo, equilibra tratabilidade e complexidade muito bem, "diz Ramdya." Se aprendermos como faz o que faz, podemos ter um impacto importante na robótica e na medicina e, talvez o mais importante, podemos obter esses insights em um período de tempo relativamente curto. "