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Megaphragma — 硅上微型寄生蜂

神经科学 · 约2024年

拖动可环绕旋转 · 双指捏合或按住 Ctrl/⌘ 滚动可缩放 · 点击叶片可移动目标

Megaphragma — 硅上微型寄生蜂

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操作

点击叶片可移动目标,或使用“新目标”随机选取位置。

“重置”会让神经网络回到静息状态,并让飞行从起点以新的航向重新开始;目标和参数设置保持不变。

校准
模型工作原理

本展项。Megaphragma mymaripenne 是已知体型最小的昆虫之一,仅依靠约 7,400 个神经元完成飞行、觅食和产卵等行为。本模型以 7 个神经元群、共 7,400 个脉冲神经元重建其神经系统,并通过固定突触矩阵建立连接。

工作原理。飞行过程并非按预设脚本播放。复眼感知卵块并激活感光细胞;信号依次经过视叶、中央脑和下行神经元,最终到达运动神经元;左右运动神经元群的放电率分别转换为翅翼升力与偏航力矩,由此形成基于脉冲信号的闭环目标跟踪。

动手试试。点击叶片可移动目标,拖动可环绕旋转,双指捏合或按住 Ctrl 或 ⌘ 滚动可缩放。仪表面板从三个角度呈现同一个大脑:每个神经元的实时活动、各神经元群的放电率,以及三路膜电位波形。

为便于观察,振翅动画以约 12 Hz 显示;真实昆虫的振翅频率约为 300 Hz。除此项显示缩放外,展项采用实际数值模型:Izhikevich 脉冲神经网络读取复眼信号并驱动平板翼飞行。

复眼 → 运动神经 → 翅翼左 / 右
复眼亮度—感光细胞驱动—运动神经元群放电率—翅翼振幅—偏航速率—
转向仅使用左右运动神经元群的放电率;前进速度则直接读取目标方位。
飞行
方位误差—高度—速度—升力—振翅参考—已到达目标数—
复眼左 · 右 · 各 29 个
高亮显示的复眼位于朝向目标的一侧;该侧视觉信号用于调节同侧翅翼。
神经活动
每飞行步脉冲数—脉冲总数—渲染帧率—
神经元群放电率Hz
膜电位mV