Маскировка движения

Маскировка путем выбора пути, который не будет казаться движущимся на фоне.
Принцип маскировки движения путем имитации оптического потока фона. Атакующий летит к цели, выбирая свой путь так, чтобы оставаться на линии между целью и реальной точкой позади атакующего; этот путь отличается от классического преследования и часто короче (как показано здесь). Атакующий становится больше, когда приближается к цели, но в остальном не кажется движущимся.
Такие животные, как лягушки, очень хорошо улавливают движение [1] , поэтому маскировка движений является приоритетом для хищников.

Камуфляж движения — это камуфляж , который обеспечивает определенную степень маскировки движущегося объекта, поскольку движение позволяет легко обнаружить объекты, даже если их окраска соответствует фону или нарушает их очертания .

Основная форма камуфляжа движения и тип, обычно подразумеваемый этим термином, заключается в том, что атакующий имитирует оптический поток фона, который видит его цель. Это позволяет атакующему приближаться к цели, оставаясь неподвижным с точки зрения цели, в отличие от классического преследования (когда атакующий все время движется прямо к цели и часто кажется цели движущимся вбок). Атакующий выбирает траекторию полета таким образом, чтобы оставаться на линии между целью и некоторой точкой ориентира. Поэтому цель не видит, как атакующий движется с точки ориентира. Единственное видимое доказательство того, что атакующий движется, — это его неясность , изменение размера по мере приближения атакующего.

Иногда маскировке способствует движение, как у листового морского дракона и некоторых палочников . Эти животные дополняют свою пассивную маскировку, покачиваясь, как растения, на ветру или в морских течениях, задерживая свое распознавание хищниками.

Впервые обнаруженный у журчалок в 1995 году, камуфляж движения путем минимизации оптического потока был продемонстрирован у другого отряда насекомых, стрекоз , а также у двух групп позвоночных , соколов и эхолокирующих летучих мышей . Поскольку летучие мыши, охотящиеся ночью, не могут использовать стратегию для маскировки, ее назвали, описывая ее механизм, как постоянное абсолютное направление цели. Это эффективная стратегия самонаведения, и было высказано предположение, что зенитные ракеты могли бы выиграть от подобных методов.

Маскировка движения приближения

Многие животные очень чувствительны к движению ; например, лягушки легко обнаруживают небольшие движущиеся темные пятна, но игнорируют неподвижные. [1] Поэтому сигналы движения можно использовать для преодоления маскировки. [2] Движущиеся объекты с деструктивными узорами маскировки по-прежнему труднее идентифицировать, чем незамаскированные объекты, особенно если поблизости находятся другие похожие объекты, даже если они обнаружены, поэтому движение не полностью «разрушает» маскировку. [3] Тем не менее, заметность движения поднимает вопрос о том, можно ли и как можно замаскировать само движение. Возможны несколько механизмов. [2]

Хищники, такие как тигры, выслеживают добычу очень медленно, чтобы свести к минимуму сигналы о движении.

Скрытые движения

Одна из стратегий заключается в минимизации фактического движения, как когда хищники , такие как тигры, преследуют добычу, двигаясь очень медленно и скрытно. Эта стратегия эффективно избегает необходимости маскировать движение. [2] [4]

Минимизация сигнала движения

Когда требуется движение, одна из стратегий заключается в минимизации сигнала движения, например, избегая размахивания конечностями и выбирая узоры, которые не вызывают мерцания, когда добыча смотрит прямо вперед. [2] Каракатицы могут делать это с помощью своего активного камуфляжа , выбирая формирование полос под прямым углом к ​​своей оси спереди-назад, минимизируя сигналы движения, которые подавались бы путем закрывания и демонстрации узора во время плавания. [5]

Нарушение восприятия движения

Нарушение восприятия атакующим движения цели было одной из целей ослепляющего камуфляжа , который использовался на кораблях в Первой мировой войне , хотя его эффективность оспаривается. Этот тип ослепления, по-видимому, не используется животными. [2]

Имитация оптического потока фона

Австралийская императорская стрекоза имитирует оптический поток своего фона, используя камуфляж с реальным движением точек, чтобы иметь возможность приближаться к конкурентам.

Некоторые животные имитируют оптический поток фона, так что нападающий не выглядит движущимся, когда его видит цель. Это основной фокус работы над камуфляжем движения, и часто рассматривается как его синоним. [2] [6]

Стратегии преследования

Атакующий может имитировать оптический поток фона, выбирая траекторию полета так, чтобы оставаться на линии между целью и какой-либо реальной точкой ориентира или точкой на бесконечном расстоянии (давая различные алгоритмы преследования). Поэтому он не движется от точки ориентира, которую видит цель, хотя он неизбежно становится больше по мере приближения. Это не то же самое, что движение прямо к цели (классическое преследование): это приводит к видимому боковому движению с легко обнаруживаемой разницей в оптическом потоке от фона. Стратегия работает независимо от того, является ли фон простым или текстурированным. [6]

Эта стратегия камуфляжа движения была открыта и смоделирована в виде алгоритмов в 1995 году М. В. Шринивасаном и М. Дэйви, когда они изучали брачное поведение журчалок . Самец журчалки, по-видимому, использовал технику отслеживания, чтобы приблизиться к потенциальным партнерам. [6] Камуфляж движения наблюдался в высокоскоростных территориальных битвах между стрекозами , где самцы австралийской императорской стрекозы Hemianax papuensis выбирали траектории полета, чтобы казаться неподвижными для своих соперников в 6 из 15 столкновений. Они использовали как стратегии реальной точки, так и стратегии бесконечной точки. [7] [8]

Соколы используют камуфляж с бесконечным движением точек, чтобы приблизиться к своей добыче.

Стратегия, по-видимому, работает одинаково хорошо как у насекомых, так и у позвоночных. Моделирование показывает, что камуфляж движения приводит к более эффективному пути преследования, чем классическое преследование (т. е. путь камуфляжа движения короче), независимо от того, летит ли цель по прямой или выбирает хаотичный путь. Кроме того, когда классическое преследование требует, чтобы атакующий летел быстрее цели, замаскированный движением атакующий иногда может захватить цель, несмотря на то, что летит медленнее ее. [9] [2]

В парусном спорте давно известно, что если пеленг от цели к преследователю остается постоянным, что называется постоянным пеленгом, уменьшающимся диапазоном (CBDR), что эквивалентно взятию фиксированной точки отсчета на бесконечном расстоянии, два судна находятся на курсе столкновения, оба движутся по прямым линиям. В симуляции это легко заметить, поскольку линии между ними остаются параллельными в любое время. [9] [2]

Летучие мыши, охотящиеся на насекомых, и некоторые ракеты следуют по траектории преследования, проходящей через бесконечную точку, сохраняя ее параллельно цели («параллельная навигация»), скорее из соображений эффективности, чем для маскировки.

Эхолокационные летучие мыши следуют по пути, уходящему в бесконечность [2] , когда охотятся на насекомых в темноте. Это не для маскировки, а для эффективности полученного пути, поэтому стратегия обычно называется постоянным абсолютным направлением цели (CATD); [10] [11] [12] она эквивалентна CBDR, но позволяет цели маневрировать хаотично. [13]

Исследование 2014 года соколов разных видов ( кречет , балобан и сапсан ) использовало видеокамеры, установленные на их головах или спинах, чтобы отслеживать их подходы к добыче. Сравнение наблюдаемых путей с моделированием различных стратегий преследования показало, что эти хищные птицы использовали путь камуфляжа движения, соответствующий CATD. [13]

Стратегия наведения ракеты чистого пропорционального навигационного наведения (PPNG) очень похожа на стратегию CATD, используемую летучими мышами. [14] Биологи Эндрю Андерсон и Питер Макоуэн предположили, что зенитные ракеты могут использовать маскировку движения, чтобы снизить свои шансы быть обнаруженными. Они проверили свои идеи на людях, играющих в компьютерную военную игру . [15] Законы управления для достижения маскировки движения были проанализированы математически. Полученные пути оказываются чрезвычайно эффективными, часто лучше, чем классическое преследование. Поэтому преследование маскировки движения может быть принято как хищниками, так и инженерами-ракетчиками (как «параллельная навигация» для алгоритма с бесконечной точкой) из-за его преимуществ в производительности. [16] [17]

Стратегии атаки [13]
СтратегияОписаниеЭффект камуфляжаИспользуется видами
Классическое преследование ( руководство преследованием )Двигайтесь прямо к текущему положению цели в любое время (простейшая стратегия)Ни одного, цель видит преследователя, движущегося на заднем планеМедоносные пчелы, мухи, жуки-скакуны [13]
Камуфляж движения в режиме реального времениДвигайтесь к цели, постоянно находясь между ней и точкой вблизи старта преследователя.Преследователь остается неподвижным на заднем плане (но становится крупнее)Стрекозы, журчалки [13]
Бесконечная точка движения камуфляж
(CATD, «Параллельная навигация»)		Двигайтесь к цели, удерживая линию к цели параллельно линии между стартом преследователя и целью на старте.Преследователь сохраняет постоянное направление в небе.Собаки, люди, журчалки, костистые рыбы, летучие мыши, соколы [13]

Маскировка движением

Покачивание: маскировка движения или маскарад

Покачивающееся поведение практикуется очень скрытными животными, такими как листовой морской дракон , палочник Extatosoma tiaratum и богомолы . Эти животные напоминают растительность своей окраской, поразительно разрушительными очертаниями тела с листовидными придатками и способностью эффективно раскачиваться, как растения, которые они имитируют. E. tiaratum активно качается вперед и назад или из стороны в сторону, когда его тревожат или когда есть порыв ветра , с распределением частот , подобным шелесту листвы на ветру. Такое поведение может представлять собой криптос движения, предотвращающий обнаружение хищниками, или маскировку движения, способствующую неправильной классификации (как нечто иное, чем добыча), или комбинацию того и другого, и соответственно также было описано как форма камуфляжа движения. [18] [19]

Ссылки

  1. ^ ab Anstis, Stuart (1 июня 2015 г.). «Видеть — не значит верить». The Scientist . Получено 28 апреля 2017 г. .
  2. ^ abcdefghi Тросцианко, Том (2011). «Камуфляж и визуальное восприятие». В Стивенс, Мартин ; Мерилаита, Сами (ред.). Камуфляж животных: механизмы и функции. Cambridge University Press. стр.  128–130 . ISBN 978-1-139-49623-0.
  3. ^ Холл, Джоанна Р.; Катхилл, Иннес ; Бэддели, Роланд; Шохет, Адам Дж.; Скотт-Сэмюэль, Николас Э. (7 мая 2013 г.). «Камуфляж, обнаружение и идентификация движущихся целей». Труды Королевского общества B. 280 ( 1578): 20130064. doi :10.1098/rspb.2013.0064. PMC 3619462. PMID  23486439 . 
  4. ^ Макдональд, Дэвид; Ловеридж, Эндрю (2010). Биология и сохранение диких кошачьих. Oxford University Press. С. 84–. ISBN 978-0-19-923444-8.
  5. ^ Shohet, AJ; Baddeley, RJ; Anderson, JC; Kelman, EJ; Osorio, D. (2006). «Реакции каракатицы на визуальную ориентацию субстратов, поток воды и модель камуфляжа движения» (PDF) . Журнал экспериментальной биологии . 209 (23): 4717– 4723. doi :10.1242/jeb.02580. PMID  17114404. S2CID  2485460.
  6. ^ abc Шринивасан, М. В. и Дэйви, М. (1995). «Стратегии активной маскировки движения». Proc. R. Soc. Lond. B. 259 ( 1354): 19– 25. Bibcode :1995RSPSB.259...19S. doi :10.1098/rspb.1995.0004. S2CID  131341953.
  7. ^ Хопкин, Майкл (5 июня 2003 г.). "Nature News". Полет стрекозы обманывает зрение . Nature.com. doi :10.1038/news030602-10 . Получено 16 января 2012 г.
  8. ^ Mizutani, AK; Chahl, JS; Srinivasan, MV (5 июня 2003 г.). "Поведение насекомых: камуфляж движения у стрекоз". Nature . 65 (423): 604. Bibcode :2003Natur.423..604M. doi : 10.1038/423604a . PMID  12789327. S2CID  52871328.
  9. ^ ab Glendinning, Paul (27 января 2004 г.). «Математика камуфляжа движения». Труды Лондонского королевского общества. Серия B: Биологические науки . 271 (1538): 477– 81. doi :10.1098/rspb.2003.2622. PMC 1691618. PMID  15129957 . 
  10. ^ Ghose, K'; Horiuchi, T.; Krishnaprasad, PS; Moss, C. (2006). «Эхолокационные летучие мыши используют почти оптимальную по времени стратегию для перехвата добычи». PLOS Biology . 4 (5): 865–873 . doi : 10.1371/journal.pbio.0040108 . PMC 1436025. PMID  16605303 . 
  11. ^ Reddy, PV; Justh, EW; Krishnaprasad, PS (2007). «Камуфляж движения с сенсомоторной задержкой» (PDF) . 2007 46-я конференция IEEE по принятию решений и управлению . стр.  1660–1665 . doi :10.1109/CDC.2007.4434522. ISBN 978-1-4244-1497-0. S2CID  1114039. Архивировано из оригинала (PDF) 14.01.2018.
  12. ^ Гонсалес-Беллидо, Палома Т.; Фабиан, Сэмюэл Т.; Нордстрём, Карин (декабрь 2016 г.). «Обнаружение цели у насекомых: оптическая, нейронная и поведенческая оптимизация». Current Opinion in Neurobiology . 41 : 122– 128. doi : 10.1016/j.conb.2016.09.001 . hdl : 1912/8647 . PMID  27662056. S2CID  3524650.
  13. ^ abcdef Амадор Кейн, Сюзанна; Замани, Марджон (2014). «Соколы преследуют добычу, используя визуальные сигналы движения: новые перспективы с камер, установленных на животных». Журнал экспериментальной биологии . 217 (2): 225– 234. doi :10.1242 / jeb.092403. PMC 3898623. PMID  24431144. 
  14. ^ Justh, Eric W. (2010). Armstrong, Robert E.; Drapeau, Mark D.; Loeb, Cheryl A.; Valdes, James L. (ред.). Learning Unmanned Vehicle Control from Echolocating Bats. National Defense University Press. С.  157–168 . GGKEY:YX732WBJBQN. {{cite book}}: |work=проигнорировано ( помощь )
  15. ^ Грэм-Роу, Дункан (28 июня 2003 г.). «Трюк со стрекозой делает уклонение от ракет более сложным». New Scientist . Получено 27 апреля 2017 г.
  16. ^ Justh, EW; Krishnaprasad, PS (2006). «Законы рулевого управления для камуфляжа движения». Труды Королевского общества A. 462 ( 2076): 3629. arXiv : math/0508023 . Bibcode : 2006RSPSA.462.3629J. CiteSeerX 10.1.1.236.1470 . doi : 10.1098/rspa.2006.1742. S2CID  7992554. 
  17. ^ Кэри, NE; Форд, JJ; Чаль, JS (2004). «Биологически вдохновленное руководство для камуфляжа движения». 5-я Азиатская конференция IEEE по управлению . ISBN 0-7803-8873-9. S2CID  34907101.
  18. ^ Бянь, Сюэ; Элгар, Марк А.; Питерс, Ричард А. (2016). «Поведение Extatosoma tiaratum, связанное с колебаниями: маскировка движения у палочника?». Поведенческая экология . 27 (1): 83–92 . doi : 10.1093/beheco/arv125 .
  19. ^ О'Ди, JD (1991). «Eine zusatzliche или альтернативная функция 'kryptischen' Schaukelbewegung bei Gottesanbeterinnen und Stabschrecken (Mantodea, Phasmatodea)». Энтомологическая газета . 101 ( 1–2 ): 25–27 .
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Камуфляж_движения&oldid=1263418793#Стратегии_преследования"