Японские инженеры создали систему отслеживания отдельных особей рыб в аквариуме с высокими скоростью и разрешением, а также с постоянно подстраиваемым фокусом благодаря жидкокристаллической линзе. Алгоритм слежения работает только с небольшой эллиптической областью вокруг рыбы, а не всем кадром, поэтому он может работать в реальном времени, отличая рыб, находящихся рядом. Описание системы опубликовано на сайте авторов.
Изучение движений, поведения и взаимодействия живых существ важно для ученых, но в случае с небольшими водоплавающими или летающими животными это достаточно сложно технически, во многом именно из-за их размера. Эта задача становится еще сложнее, если наблюдать необходимо за животными, живущими не поодиночке, а в группе, и при этом визуально они слабо отличимы между собой. Эту проблему можно решить изоляцией отдельной особи, но в таком случае исследование взаимодействия с другими особями становится невозможным. Также можно использовать визуальные маркеры, но они могут повлиять на восприятие особи остальной группой, а значит, полученные данные не будут достоверно отражать естественное поведение животных.
Группа инженеров из Токийского университета под руководством Масатоси Исикавы (Masatoshi Ishikawa), которая несколько лет активно разрабатывает высокоскоростные системы съемки и проекции, использовала свои наработки для создания системы, позволяющей проводить качественные наблюдения за конкретной рыбой в аквариуме с несколькими рыбами.
Система устанавливается с двух сторон от аквариума. В ее состав входят компоненты двух типов: камеры для съемки и слежения, и подвижные зеркала. Снизу под аквариумом установлено большое статичное зеркало. От него лучи из аквариума отражаются на 45 градусов и попадают на систему из двух подвижных наклоняемых зеркал, которые, в свою очередь, через еще одно полупрозрачное зеркало перенаправляют лучи в объективы двух камер с узким полем зрения (одна из них имеет большее поле обзора, чем вторая) и частотой съемки 1000 кадров в секунду. Это позволяет постоянно держать объект исследования в поле зрения камеры. Алгоритм применяет метод триангуляции и по данным с широкоугольной камеры и одной из камер с телеобъективом расчитывает положение рыбы в пространстве.
Система из подвижных зеркал компенсирует сдвиг рыбы только в плоскости, параллельной плоскости съемки, а рыба может сдвигаться и перпендикулярно плоскости, из-за чего она будет находиться не в фокусе объектива. Для этого в телеобъективах установлены жидкостные линзы, которые могут быстро менять точку фокуса под действием электрического поля.
Разработчики применили алгоритм, который в реальном времени анализирует небольшую эллиптическую область вокруг передней части рыбы на кадрах с широкоугольной и длиннофокусной камер. Это позволяет держать рыбу в центре кадра и не путать соседних рыб между собой, когда они подплывают близко друг к другу.
Недавно французские инженеры создали систему слежения для небольших летающих насекомых. По конструкции она напоминает камеру-паука, которая передвигается по заданной области на тросах. В центре на тросах закреплен каркас с камерами по бокам и насекомым внутри. Когда оно начинает лететь к границе каркаса, тросы двигаются в соответствующую сторону и таким образом все время оставляют его в центре кадра.
Григорий Копиев
Они повлияли на выбор материала и размер барабанных палочек
Самцы черных какаду при изготовлении музыкальных инструментов, с помощью которых они барабанят по стволам деревьев, выбирают их материал и размеры в зависимости от индивидуальных предпочтений. Орнитологи выяснили, что некоторые представители этого вида создают барабанные палочки только из веток, а другие также используют твердые оболочки плодов. Кроме того, ученые выявили индивидуальные различия в размерах барабанных палочек. Результаты исследования опубликованы в статье для журнала Proceedings of the Royal Society B. Черные какаду (Probosciger aterrimus) выработали необычный способ общения с сородичами. Самцы этих попугаев из популяции, обитающей на австралийском полуострове Кейп-Йорк, во время брачных демонстраций берут в левую лапу ветку или твердую оболочку плода гревиллеи Grevillea glauca и ритмично ударяют ими по стволу дерева (хотя нередко они просто бьют по стволу лапой). Так они производят громкий звук, с помощью которого обозначают границы территории и привлекают самок. Ритм этого звука у каждого самца индивидуален. А чтобы музыкальными инструментами было удобнее пользоваться, какаду обкусывают ветки до примерно 20-сантиметровой длины и удаляют с них листья и придают оболочкам плодов определенную форму. Как правило, на территории самцов есть несколько деревьев для демонстраций — и они переносят барабанные палочки между ними. https://youtu.be/2_wh3liNT_o Команда орнитологов под руководством Роберта Хейнсона (Robert Heinsohn) из Австралийского национального университета решила больше узнать о том, как черные какаду создают музыкальные инструменты из веток и плодов. Для этого исследователи отправились в национальный парк Кутини-Пайяму, расположенный на полуострове Кейп-Йорк. В 2013–2015 годах они собрали около демонстрационных деревьев какаду, расположенных в парке и его окрестностях, 256 музыкальных инструментов этих птиц: 227 из них были сделаны из веток и 29 — из оболочек плодов. Средняя длина барабанных палочек из веток составила 208,6 миллиметра, ширина — 12,8 миллиметра, а масса — 15,8 грамма. Средняя хорда палочек (то есть кратчайшее расстояния между концами палочки) равна 209,6 миллиметра, кривизна (вычисленная путем деления длины палочки на ее хорду) — 1,02, а количество сучков, оставшихся после удаления второстепенных веточек — 2,2. Музыкальные инструменты их оболочек плодов имели средние размеры 39,1 миллиметра на 41 миллиметр на 33,9 миллиметра. На следующем этапе Хейнсон и его коллеги оценили индивидуальные предпочтения какаду при выборе материала для музыкальных инструментов и их обработке. Чем больше инструментов авторы находили под демонстрационным деревом, тем выше была вероятность, что среди них окажется оболочка плода. Кроме того, выяснилось, что самцы чаще используют инструменты из оболочек плодов вместе с барабанными палочками из веток, если их соседи пользуются только барабанными палочками. При этом, хотя многие самцы барабанили только ветками, ни один из тринадцати самцов, под деревом которого исследователи нашли больше шести инструментов, не барабанил только оболочками плодов. Лишь у одной особи из четырнадцати инструментов, найденных под демонстрационным деревом, тринадцать были сделаны из оболочек плодов. В целом анализ продемонстрировал, что предпочтения самцов при выборе материала для инструментов распределены не случайным образом. Ограничив выборку двенадцатью самцами, под деревьями которых были найдены более шести инструментов (особь, отдававшую предпочтение оболочкам плодов, из этого анализа исключили), Хейнсон с соавторами установил, что длина и хорда барабанных палочек заметно отличаются от особи к особи. Похожие закономерности были выявлены для музыкальных инструментов, использовавшихся какаду в течение одного сезона, причем в данном случае к различиям в длине и хорде добавились различия в ширине и массе. Результаты исследования демонстрируют, что у самцов черных какаду есть индивидуальные предпочтения при выборе материала для изготовления музыкальных инструментов. Кроме того, разные особи предпочитают барабанные палочки разного размера и формы. Авторы подчеркивают, что ветки деревьев и плоды гревиллей, подходящие для изготовления музыкальных инструментов, встречаются в парке Кутини-Пайяму в изобилии. Таким образом, индивидуальные различия в предпочтениях какаду нельзя объяснить дефицитом материалов. Зоологам уже известны примеры видов, представители которых демонстрируют индивидуальные предпочтения при выборе материала для инструментов и их изготовлении. Например, новокаледонские вороны (Corvus moneduloides) из разных популяций создают крючки и колючки из разных видов растений. Однако черные какаду стали первым примером такой индивидуальной изменчивости при изготовлении инструментов, не связанных с добычей пищи. Возможно, различия в предпочтениях какаду связаны с тем, что у каждого самца есть свой индивидуальный стиль барабанного боя. При этом молодые птицы, скорее всего, формируют эти предпочтения, наблюдая за барабанящими отцами. Ранее орнитологи выяснили, что танимбарские какаду (Cacatua goffiniana), которые обитают на востоке Индонезии, создают из дерева три разных типа инструментов и используют их, чтобы извлечь содержимое из-под оболочки семян церберы. Толстый тупой клин позволяет расширить щель во внешнем слое, маленький острый «нож» — разрезать лежащую ниже тонкую оболочку, а «ложкой» птица извлекает кусочки семени. Орнитологи, описавшие данное поведение, предполагают, что это самый сложный пример использования инструментов среди всех животных, у которых нет рук.