[Applausi]
questo è Drosophila melanogaster non lo sono
loro belli posso vedere un po ‘di scetticismo
beh forse ci vuole il composto di una madre
occhio ma questi animali lo sono davvero
spettacolare e per aiutarci a iniziare
sul perché penso che questi animali siano così
bello, voglio fare un controllo semplice
problema per voi sto andando provare a bilanciare
questo metro si fissa sulla punta del mio dito
ora l’idea è che il metro è
andando a ruotare e la mia mano ha bisogno di
aggiustami abbastanza velocemente così posso
catturare prima che cada questo è un
problema che molti di noi possono fare solo una volta
iniziamo ad accorciare il metro come
per esempio se provo a bilanciare una penna
il mio dito allora lo stiamo già facendo
qualcosa che è praticamente impossibile
per la maggior parte degli umani da fare e la ragione è
quel tempo che serve per la penna
ruotare restringe con la dimensione della
oggetto così quando arrivo a qualcosa
è 10 volte più piccolo del metro
chiudi whoops yeah questa cosa è solo
davvero difficile da fare ora insetti come
La drosofila è intrinsecamente instabile
stanno battendo il volo è soggetto a
instabilità aerodinamiche e il tempo
anche la scala per queste instabilità
legati alla loro altezza e perché
La drosofila è alta solo un millimetro
devono eseguire questo tipo di
bilanciamento atto cento volte più veloce
di quello che ci vorrebbe per me
bilancia questa penna piuttosto sorprendente nella mia
laboratorio prendiamo film di questi animali
eseguendo il loro volo e poi quello che noi
facciamo è ricostruire il loro
moti tridimensionali dal
immagini che catturiamo e la prima
cosa che voglio che tu noti è queste
sono belli questi insetti si stanno muovendo
le loro ali in una figura a otto ali
carezza avanti e indietro e i miei studenti
arrivare a dare un’occhiata a questo ogni giorno
quando vanno in laboratorio
così da essere in grado di catturare questi
manovre siamo in grado di dire qualcosa
su come questi insetti stanno controllando
le forze aerodinamiche a cui li portano
fai le cose per cui lo fanno
esempio potremmo iniziare a testarne alcuni
le idee di base che le persone avevano messo
inoltrare quindi per esempio se si prende
i volantini della natura e aprilo vedi
che il modo in cui gli insetti sono supposti
per produrre una spinta in avanti è prendendo
il loro colpo di ala lo inclinava così
alcune delle forze di sollevamento che sono
usando per tenerli in alto vengono reindirizzati
nella direzione in avanti ma quando noi
dai un’occhiata alla nostra Drosophila che abbiamo visto
che sì lo stanno facendo alcuni dei
tempo, ma un sacco di tempo che stanno facendo
qualcosa di più come questo dove sono
mantenendo i loro tratti alari totalmente
orizzontale e tuttavia sono ancora in grado di
produrre una spinta in avanti cosa sta succedendo
bene se dai un’occhiata a una mosca che è
in bilico su una mosca che si muove velocemente
entrambi questi tratti di ala sembrano belli
più o meno hanno questa figura
otto ali e quando inizi a
guarda i dettagli di queste ali
i tratti si vede che ci sono un po ‘
differenze ma sono piuttosto sottili
quindi per esempio la curva superiore ti mostra
questo colpo della mosca va da zero a
180 come l’ala si muove avanti e indietro la
la curva centrale ha l’angolo di deviazione di
l’ala e sale nella parte anteriore e
nella parte posteriore ed è per questo che ha due
alza uno nella parte anteriore e uno nella
al centro e poi l’ultima curva è
raccontandoti il tono dell’ala
e questo tono va da 0 a 180
gradi e quello che dice è che la mosca
sta andando avanti con un angolo di 45
gradi quindi gira la sua ala e si muove
di nuovo ad un angolo di 135 e in ciascuno di
questi casi ci sono sottili differenze
tra il blu e le curve rosse
corrispondente alla mosca in bilico e
la mosca che si muove velocemente quale di questi
le differenze sono importanti per provare e
rispondi che abbiamo eseguito un sacco di
simulazioni e ciò che è bello è che se
corri tutte le curve rosse
colpi di ali di mosca in movimento veloce sul
simulazione puoi ottenere una mosca che si muove
per
ma la cosa bella di
le simulazioni sono che ora possiamo mescolare e
abbinare così per esempio se prendiamo tutto
le curve blu dalla mosca librata noi
può generare una mosca che piace il
esperimento si muove molto molto lentamente sul
altra mano se prendiamo tutte le curve rosse
possiamo generare una mosca che si muove rapidamente
mescolando e abbinandomi posso iniziare
dì quali di questi sono importanti
quindi per esempio nell’estrema sinistra qui sono
mostrandoti una mosca dove abbiamo preso il
curva del colpo dalla mosca librantesi il
curva di deviazione dalla mosca in rapido movimento
e la curva del passo dal movimento lento
vola rosso scusa blu rosso e blu e quello
volare si muove esattamente allo stesso modo
velocità come se fosse solo in bilico
così che la curva rossa non ha fatto nulla per darlo
quella spinta in avanti d’altra parte come
da quando abbiamo preso questa curva del passo
dal volo veloce tutti quelli
finì per muoversi velocemente in avanti
direzione, infatti, si può prendere tutti
le curve del volo in movimento lento e
fino a quando si modifica il tono ridurre
in modo uniforme è possibile generare un
volare veloce cosa sta succedendo
Succedendo con questo campo, ricordate bene
il passo è l’orientamento dell’ala
è un po ‘ come l’angolo di attacco
e se prendo questo tratto di ala simmetrico
e cambio uniformemente il tono in modo che
è più basso quindi la mosca finisce per affettare
attraverso l’ aria sulla via da seguire e
rompere in aria sulla via del ritorno e
quindi sta nuotando efficacemente nel
aria queste mosche non stanno solo usando il loro
sollevare le forze che stanno usando la loro resistenza
forze per nuotare in avanti una volta
hai un volo in avanti ora sai come
girare a destra perché girare è giusto
volo in avanti con un’ala e poi
muovendo all’indietro con l’altro puoi
in realtà lo dimostrano così fortunato
hai portato le mie ali con me così
qui ho le mie ali ho anche loro dipinti
appropriatamente
e quello che ho quello che ho qui è un è un
piattaforma girevole senza attrito se lungo
come non mi faccio ammazzare da solo
va tutto bene
tutto bene ora, se prendo le mie ali e io
patta simmetricamente non succede nulla
anche se puoi sentire l’aria tutto il
Laggiù, va bene, ma ora se io
tagliare l’ aria con questa ala e
Spaccare con quello che posso ottenere
me stesso a sinistra e se lo faccio il
in altro modo prendo un po ‘di pratica, allora posso
ruota dall’altra parte grazie
[Applausi]
ora perché usare le forze di resistenza si scopre
come chiunque abbia messo la mano fuori
di una macchina in movimento sa che l’ascensore forza il
quantità di forza nella perpendicolare
la direzione della tua velocità ha un massimo
quando la tua mano è solo a 45 gradi
giusto quindi è zero zero qui massimo e
poi torna a zero ma la resistenza
le forze aumentano linearmente mentre vai
attraverso lo stanno aumentando sempre
significa che se tengo la mia mano a 45
gradi e l’ ho appena cambiato un po ‘
po ‘che non fa molto per la
forza di sollevamento lo mantiene sostanzialmente il
lo stesso, ma la forza di trascinamento è cambiata a
molto e così questi insetti applicando
manipolazioni molto sottili alla loro ala
i colpi sono in grado di manipolare i loro
trascina le forze e non influisce sul sollevamento
forze che li stanno mantenendo e
questa è solo una bella strategia ora
questa idea di resistenza differenziale ha un
lunga e illustre storia quindi il
I fratelli Wright hanno affrontato questo problema
ora tutti sanno che il Wright
i fratelli non hanno inventato il primo
aereo ci sono molte persone che volano
davanti all’aria prima di Wright
i fratelli sanno cosa sono i fratelli Wright
è stato inventato il primo
aereo controllabile qual era il
problema
bene gli aerei non sono come le auto di te
non si può semplicemente usare il timone per guidarli
gli aerei sono soggetti a rotoli
instabilità e il modo in cui i piloti
usato per affrontare questo era quello loro
si siederebbe nel mezzo e quando il
l’aereo avrebbe iniziato a rotolare verso il
a destra il pilota si muoverà un po ‘
a sinistra
e quando l’aereo avrebbe iniziato a
rotoli a sinistra il pilota si muoverà a
un po ‘a destra e come puoi
Immagina che questa sia una pessima strategia e
molte persone sono morte usando questo approccio
no, ma i fratelli Wright hanno fatto loro
notato che se deformano le ali di
l’aereo possono cambiare gli angoli
di attacco e che permetterebbe loro di farlo
corretto per queste instabilità del rotolo così
quando l’aereo rotola a destra tu
cambia l’angolo di attacco a destra
lato che crea un sollevamento più grande ma esso
crea anche il trascinamento che era il problema
e quindi quello che hanno fatto è stato loro lo hanno capito
hanno collegato questa ala che si deforma a a
timone che ha permesso l’aereo a
mantenere il suo imbardata la sua voce ora il
I fratelli Wright erano ingegneri eccellenti
hanno forme di elica – qualcosa
come il 90% dei loro giorni moderni
efficienze quindi penso che lo farebbero
sono rimasto davvero impressionato dal fatto
quegli insetti hanno capito molto
soluzione più intelligente ed elegante per
usando la resistenza differenziale ok controllo
questi aerei erano proprio Wilbur
controllando il volo di questi insetti
come stanno decidendo cosa fare in qualsiasi
momento particolare per provare e affrontare
questo problema l’ ho davvero creativo
studente e ha notato che se lo prendi
uno di questi pennelli dal Gordon
spazzare compagnia e si prende un ritaglio di
uno di quei setole quei ritagli
finiscono per essere magnetico e così ha preso
quel piccolo ritaglio e l’ha incollato
la parte posteriore della mosca che vedi è la mosca
ancora sbattere le ali senza problemi e
poi lo mette nel nostro apparato noi
registriamo le nostre tre videocamere
al volo in movimento veloce abbiamo poi un
trigger laser che indica le telecamere
è andato a registrare ma quando le mosche ci sono
attiviamo anche un paio di elettromagneti
quindi l’esperimento è il seguente
quando arriva la mosca, attiviamo le telecamere
disco che contemporaneamente applica una
campo magnetico il magnete al volo
indietro inizia a ruotare per allinearsi con il
campo magnetico e che dà al volo a
mezz’aria
perturbazione e poi vediamo cosa
succede questo è il primo video che noi
preso con questo puoi vedere l’ago
basta che colpisce fuori terzino destro della mosca
da queste parti applichiamo un impulso magnetico
per un solo battito d’ala e poi il
l’insetto fa quello che fa e l’incredibile
La cosa su questo film è che se tu
dare un’occhiata all’orientamento del
insetto prima e dopo
è quasi esattamente lo stesso di queste mosche
avere un pilota automatico a bordo
questo gli permette di correggere
Disturbi a mezz’aria ecco una versione 3d
di una mosca che subisce una perturbazione del tono
in questo caso ciò che fa la mosca è questo
cambia quanto lontano spazia
Ali
se la mosca è lanciata in avanti deve farlo
sbattere le ali più nella parte anteriore che
crea una coppia dalle forze di sollevamento
che lo ruota indietro se le mosche
tirato su solo spazza le ali di meno
molto avanti e la coppia dalla parte posteriore
parte lo ruota in avanti e loro
fare costantemente questo per mantenere
il loro volo ora è la vera domanda
qual è la ricetta come fanno a sapere
esattamente quando mettere le loro ali
esattamente quanto in avanti per metterli questo
è un grafico dell’angolo di sweep avanti come
una funzione del tempo e di ciò che abbiamo fatto
abbiamo misurato la posizione dell’ala in
il fronte in ogni ala
colpo dove ottiene questa ricetta così
Non voglio portarti attraverso tutto il
teoria del controllo che dovevamo fare
capisco questi problemi ma io voglio
indica di seguire per te se prendo
la velocità della velocità del passo del
il corpo di una mosca là è e se ora aggiungo
ad esso l’angolo totale che ha la mosca
ruotato attraverso questa è questa curva se io
metti insieme queste due curve e somma
li sopra ottengo questa curva blu che va
proprio attraverso i dati, quindi quello che sono
dicendoti che le mosche sono
stanno misurando la loro velocità di beccheggio
integrazione che al fine di ottenere il
totale
spostamento angolare che hanno spostato
attraverso così conoscono il calcolo e poi
sommano quei due segnali con
coefficienti appropriati e inviarli
nei piccoli muscoli dello sterzo
stanno guidando le loro ali per fare il
correzione in avanti della corsa sorprendente
questo funziona anche per rotolare e per imbardare
rotoli incolliamo il magnete lateralmente e noi
inclinare gli insetti e devono sbattere
più difficile con l’ala inferiore per tutti voi
devono fare qualcosa come quello che io
ti ho mostrato su quel piedistallo
Devo cambiare gli angoli di attacco in
per riorientarsi in tutto
questi casi stanno usando queste mosche
qualcosa chiamato un integrale proporzionale
controller e influenzando diversi
gradi di libertà che sono in grado di
essenzialmente correggere la loro postura all’interno
millisecondi questi sono alcuni dei
risposte più veloci nel regno animale
questo è il tipo di circuito che a
teorico del controllo disegnerebbe per un PI
controllore l’idea è che inizi
con coppie in alto a sinistra e poi
tali coppie devono essere misurata dal
Vola sistema giroscopico chiamato la Sala
lacrime sì
hanno giroscopi sulla schiena con
un po ‘di ritardo neurale allora
calcolare il termine proporzionale
e l’integrale di quello integrale
termine che in qualche modo viene inviato nel
guidare i muscoli che poi influenzano il
coppia e il ciclo continua e questo
tipo di controller è ciò che avresti in
un sofisticato cruise control nel tuo
auto o un termometro che potresti essere
impostazione per impostare la temperatura in una stanza
ora so cosa stai pensando a questi
sono esperimenti molto artificiosi
la natura non ha davvero magneti incollati
alle loro spalle sto ascoltando a
risposta al controllo veloce davvero
bene biologicamente rilevante per aiutare
rispondi a questa domanda che voglio mostrarti
questo video
quindi questo è un video so che siamo in New
York sì almeno nella parte settentrionale di New York
le mosche sicuramente provano questo tipo
di cose in natura ora l’altra cosa
è interessante su questo correttivo
la manovra è che in nessuno di questi è il
volare usando il suo cervello, la mosca sta facendo tutto
di queste correzioni con un neurale
circuito che si trova sul dorso e
come faccio a sapere che lo so da questo
video quindi ecco un video di una ripresa
spento ed è in grado di controllare il suo volo
nessun problema quindi può occuparsi di tutto questo
perturbazioni a mezz’aria ma interessanti
cosa su questo video è che questi
le mosche non hanno testa che la loro testa sia stata
taglia fuori aw, dai
hai sentito te stesso all’inizio
queste teste sono state tagliate e loro
i colli sono stati cauterizzati eppure loro
possono ancora volare come sono
in grado di farlo come dice Jim Truman
la testa è sopravvalutata queste mosche hanno
qualcosa chiamato un giroscopio vibratorio
sulla schiena avevano tutti i ditteri
quattro ali ma le due ali posteriori divennero
piccole e piccole cose spigolose chiamate
si fermano le orecchie che sono e questo è
come sono quando sono
sbattendo per andare avanti e indietro come
bastoncini e quando la mosca ruota
vengono lasciati indietro e ci sono
piccoli nervi in fondo all’arresto
orecchie su qualcosa chiamato campo e forma
questo senso quando sono le orecchie di arresto
deviato e poi quella informazione ottiene
inviato attraverso un circuito neurale in
parte posteriore della mosca ai muscoli dello sterzo
lì poi controllando le ali questo
il prossimo video ti mostrerà una radiografia
dati di tomografia di quelli che sterzano
muscoli quindi quello che stai vedendo qui è un
vista tomografica di una mosca all’interno di
il suo torace
questi muscoli freschi sono colorati di fresco
i muscoli sono quattro su dodici
dirigere i muscoli in cui la mosca usa
per correggere il loro volo e uno di
in particolare questi muscoli sono stati
pensato per essere molto importante è chiamato
il basale o un muscolo il muscolo b1
ed è pensato per essere quello che
controlla fino a che punto avanzano le ali
va bene quale sarebbe importante per il passo
e quindi la cosa sorprendente è quella
oggigiorno possiamo andare al Howard Hughes
Istituto medico e possiamo essenzialmente
l’ordine vola dove quel singolo neurone
è stato identificato e possiamo girarlo
fuori da quel neurone possiamo spegnerlo
e quel silenzio è quel muscolo e
allora possiamo vedere se ne abbiamo o meno
la differenza accade quando prendiamo quello
muscolare fuori così eccoci qui
vola questa è la normale vola che ha a
postura diamo una perturbazione e
è in grado di correggere la sua perturbazione
è l’orientamento del passo nel tempo se noi
dai un’occhiata al forward sweep di
ala è adattata molto bene dal nostro PI
regolatore di tutto è come era
prima questa è la mosca silenziata di B1 che ho
tirato fuori questo muscolo iniziano queste mosche
via abbastanza traballante per cominciare poi
dopo aver applicato la perturbazione che sono
in grado di rallentare la perturbazione, ma
ora stanno barcollando per un altro
angolo non riescono più a ricordare cosa
angolo con cui originariamente volavano
e quando diamo un’occhiata al
controller possiamo ancora adattarci al futuro
spazzata delle ali ma ora possiamo solo
utilizzare un controller proporzionale che abbiamo preso
fuori il termine integrale che un muscolo
controllato un ramo di quel controllo
diagramma teorico se lo fai fuori
Prendi quel ramo ora le cose non lo sono
abbastanza semplice ecco un video di a
volare subendo una tripla elica quadrupla
capovolto con rotazione pensa il primo
mai e notare che questa mosca
tuttavia è ancora in grado di correggere
stesso entro uno due tre battiti d’ala
ora noti che non è tornato indietro
otto volte per correggersi
e ciò significa che questo semplice lineare
il controller non può essere l’immagine intera
ci deve essere qualcos’altro che governa
quel circuito ma è un inizio
e al giorno d’oggi possiamo andare e provare a
silenzia i singoli neuroni in questo
circuito di controllo che comunica
tra i giroscopi vibratori sul
back of the fly tutti i calcoli
accadendo nel cordone nervoso ventrale di
la mosca e lo sterzo sono muscoli
stanno influenzando il suo volo che vuoi
domanda che potresti chiedere è se o non
tutto questo meccanismo è necessario cosa
succede se prendiamo solo il loro
giroscopi possiamo farlo incollando il
fermare l’orecchio al fly e quando lo facciamo
questi animali possono ancora battere ma loro
non può più controllare il loro volo e
questo perché ogni piccolo piccolo
perturbazione che richiede questi piccoli
aggiustamenti che non possono misurarli e
quindi non sanno come adattarsi
le loro orecchie di arresto ma se in qualche modo abbiamo rallentato
il processo verso il basso forse potremmo prenderne un po ‘
altro organo di essere in grado di dire che cosa è
continuando come fai a farti un
di semi di dente di leone si schiacciarlo si prende
alcune fibre di quel seme e tu colla
l’idea è al culo della mosca
che queste piume rallenteranno il
rotazione giù abbastanza che un altro
l’organo sarà in grado di dire cosa sta succedendo
su questo funziona lo fa qui
mosche che hanno avuto le loro orecchie di arresto
incollati e ancora possono ancora
mantengono il loro volo in effetti lo sono
animali che già utilizzano questa strategia
questo è l’afide lanoso che puoi trovare
qui a Itaca
e ha tutti questi piccoli peli
uscendo di nuovo
non ha bisogno di fermare le orecchie per controllarlo
volo quindi perché sviluppare l’arresto delle orecchie in
primo posto bene nello stesso modo in cui un
il jet passeggeri della compagnia aerea è stabile ma non lo è
molto maneggevoli questi saranno gli afidi
sono stabili ma non possono manovrare molto
veloce quindi se hai perso quei piccoli minuscoli
archi e hai sviluppato un senso a
organo sensoriale come l’intero livello che avresti
diventare molto più manovrabile e quello
ti permetterebbe di diventare un migliore
predatore e ti permetterebbe anche di
eludere la predazione da altri più grandi
animali quindi lascia che ti lasci con questo
immagine della mosca della frutta semplice in cima a
il brevetto dei fratelli Wright e
Fai notare che 350 milioni di anni fa
prima che gli insetti prendano aria ci sono
senza alberi non ci sono fiori tutte le piante
sono alti meno di 3 metri, quindi il
capacità degli insetti di prendere il volo
e alla fine controllano il loro volo
un enorme impatto sull’ecologia di questo
pianeta
questo è Rossano melanogaster, non è vero?
bellissimo grazie
[Applausi]
questo è Drosophila melanogaster non lo sono
loro belli posso vedere un po ‘di scetticismo
beh forse ci vuole il composto di una madre
occhio ma questi animali lo sono davvero
spettacolare e per aiutarci a iniziare
sul perché penso che questi animali siano così
bello, voglio fare un controllo semplice
problema per voi sto andando provare a bilanciare
questo metro si fissa sulla punta del mio dito
ora l’idea è che il metro è
andando a ruotare e la mia mano ha bisogno di
aggiustami abbastanza velocemente così posso
catturare prima che cada questo è un
problema che molti di noi possono fare solo una volta
iniziamo ad accorciare il metro come
per esempio se provo a bilanciare una penna
il mio dito allora lo stiamo già facendo
qualcosa che è praticamente impossibile
per la maggior parte degli umani da fare e la ragione è
quel tempo che serve per la penna
ruotare restringe con la dimensione della
oggetto così quando arrivo a qualcosa
è 10 volte più piccolo del metro
chiudi whoops yeah questa cosa è solo
davvero difficile da fare ora insetti come
La drosofila è intrinsecamente instabile
stanno battendo il volo è soggetto a
instabilità aerodinamiche e il tempo
anche la scala per queste instabilità
legati alla loro altezza e perché
La drosofila è alta solo un millimetro
devono eseguire questo tipo di
bilanciamento atto cento volte più veloce
di quello che ci vorrebbe per me
bilancia questa penna piuttosto sorprendente nella mia
laboratorio prendiamo film di questi animali
eseguendo il loro volo e poi quello che noi
facciamo è ricostruire il loro
moti tridimensionali dal
immagini che catturiamo e la prima
cosa che voglio che tu noti è queste
sono belli questi insetti si stanno muovendo
le loro ali in una figura a otto ali
carezza avanti e indietro e i miei studenti
arrivare a dare un’occhiata a questo ogni giorno
quando vanno in laboratorio
così da essere in grado di catturare questi
manovre siamo in grado di dire qualcosa
su come questi insetti stanno controllando
le forze aerodinamiche a cui li portano
fai le cose per cui lo fanno
esempio potremmo iniziare a testarne alcuni
le idee di base che le persone avevano messo
inoltrare quindi per esempio se si prende
i volantini della natura e aprilo vedi
che il modo in cui gli insetti sono supposti
per produrre una spinta in avanti è prendendo
il loro colpo di ala lo inclinava così
alcune delle forze di sollevamento che sono
usando per tenerli in alto vengono reindirizzati
nella direzione in avanti ma quando noi
dai un’occhiata alla nostra Drosophila che abbiamo visto
che sì lo stanno facendo alcuni dei
tempo, ma un sacco di tempo che stanno facendo
qualcosa di più come questo dove sono
mantenendo i loro tratti alari totalmente
orizzontale e tuttavia sono ancora in grado di
produrre una spinta in avanti cosa sta succedendo
bene se dai un’occhiata a una mosca che è
in bilico su una mosca che si muove velocemente
entrambi questi tratti di ala sembrano belli
più o meno hanno questa figura
otto ali e quando inizi a
guarda i dettagli di queste ali
i tratti si vede che ci sono un po ‘
differenze ma sono piuttosto sottili
quindi per esempio la curva superiore ti mostra
questo colpo della mosca va da zero a
180 come l’ala si muove avanti e indietro la
la curva centrale ha l’angolo di deviazione di
l’ala e sale nella parte anteriore e
nella parte posteriore ed è per questo che ha due
alza uno nella parte anteriore e uno nella
al centro e poi l’ultima curva è
raccontandoti il tono dell’ala
e questo tono va da 0 a 180
gradi e quello che dice è che la mosca
sta andando avanti con un angolo di 45
gradi quindi gira la sua ala e si muove
di nuovo ad un angolo di 135 e in ciascuno di
questi casi ci sono sottili differenze
tra il blu e le curve rosse
corrispondente alla mosca in bilico e
la mosca che si muove velocemente quale di questi
le differenze sono importanti per provare e
rispondi che abbiamo eseguito un sacco di
simulazioni e ciò che è bello è che se
corri tutte le curve rosse
colpi di ali di mosca in movimento veloce sul
simulazione puoi ottenere una mosca che si muove
per
ma la cosa bella di
le simulazioni sono che ora possiamo mescolare e
abbinare così per esempio se prendiamo tutto
le curve blu dalla mosca librata noi
può generare una mosca che piace il
esperimento si muove molto molto lentamente sul
altra mano se prendiamo tutte le curve rosse
possiamo generare una mosca che si muove rapidamente
mescolando e abbinandomi posso iniziare
dì quali di questi sono importanti
quindi per esempio nell’estrema sinistra qui sono
mostrandoti una mosca dove abbiamo preso il
curva del colpo dalla mosca librantesi il
curva di deviazione dalla mosca in rapido movimento
e la curva del passo dal movimento lento
vola rosso scusa blu rosso e blu e quello
volare si muove esattamente allo stesso modo
velocità come se fosse solo in bilico
così che la curva rossa non ha fatto nulla per darlo
quella spinta in avanti d’altra parte come
da quando abbiamo preso questa curva del passo
dal volo veloce tutti quelli
finì per muoversi velocemente in avanti
direzione, infatti, si può prendere tutti
le curve del volo in movimento lento e
fino a quando si modifica il tono ridurre
in modo uniforme è possibile generare un
volare veloce cosa sta succedendo
Succedendo con questo campo, ricordate bene
il passo è l’orientamento dell’ala
è un po ‘ come l’angolo di attacco
e se prendo questo tratto di ala simmetrico
e cambio uniformemente il tono in modo che
è più basso quindi la mosca finisce per affettare
attraverso l’ aria sulla via da seguire e
rompere in aria sulla via del ritorno e
quindi sta nuotando efficacemente nel
aria queste mosche non stanno solo usando il loro
sollevare le forze che stanno usando la loro resistenza
forze per nuotare in avanti una volta
hai un volo in avanti ora sai come
girare a destra perché girare è giusto
volo in avanti con un’ala e poi
muovendo all’indietro con l’altro puoi
in realtà lo dimostrano così fortunato
hai portato le mie ali con me così
qui ho le mie ali ho anche loro dipinti
appropriatamente
e quello che ho quello che ho qui è un è un
piattaforma girevole senza attrito se lungo
come non mi faccio ammazzare da solo
va tutto bene
tutto bene ora, se prendo le mie ali e io
patta simmetricamente non succede nulla
anche se puoi sentire l’aria tutto il
Laggiù, va bene, ma ora se io
tagliare l’ aria con questa ala e
Spaccare con quello che posso ottenere
me stesso a sinistra e se lo faccio il
in altro modo prendo un po ‘di pratica, allora posso
ruota dall’altra parte grazie
[Applausi]
ora perché usare le forze di resistenza si scopre
come chiunque abbia messo la mano fuori
di una macchina in movimento sa che l’ascensore forza il
quantità di forza nella perpendicolare
la direzione della tua velocità ha un massimo
quando la tua mano è solo a 45 gradi
giusto quindi è zero zero qui massimo e
poi torna a zero ma la resistenza
le forze aumentano linearmente mentre vai
attraverso lo stanno aumentando sempre
significa che se tengo la mia mano a 45
gradi e l’ ho appena cambiato un po ‘
po ‘che non fa molto per la
forza di sollevamento lo mantiene sostanzialmente il
lo stesso, ma la forza di trascinamento è cambiata a
molto e così questi insetti applicando
manipolazioni molto sottili alla loro ala
i colpi sono in grado di manipolare i loro
trascina le forze e non influisce sul sollevamento
forze che li stanno mantenendo e
questa è solo una bella strategia ora
questa idea di resistenza differenziale ha un
lunga e illustre storia quindi il
I fratelli Wright hanno affrontato questo problema
ora tutti sanno che il Wright
i fratelli non hanno inventato il primo
aereo ci sono molte persone che volano
davanti all’aria prima di Wright
i fratelli sanno cosa sono i fratelli Wright
è stato inventato il primo
aereo controllabile qual era il
problema
bene gli aerei non sono come le auto di te
non si può semplicemente usare il timone per guidarli
gli aerei sono soggetti a rotoli
instabilità e il modo in cui i piloti
usato per affrontare questo era quello loro
si siederebbe nel mezzo e quando il
l’aereo avrebbe iniziato a rotolare verso il
a destra il pilota si muoverà un po ‘
a sinistra
e quando l’aereo avrebbe iniziato a
rotoli a sinistra il pilota si muoverà a
un po ‘a destra e come puoi
Immagina che questa sia una pessima strategia e
molte persone sono morte usando questo approccio
no, ma i fratelli Wright hanno fatto loro
notato che se deformano le ali di
l’aereo possono cambiare gli angoli
di attacco e che permetterebbe loro di farlo
corretto per queste instabilità del rotolo così
quando l’aereo rotola a destra tu
cambia l’angolo di attacco a destra
lato che crea un sollevamento più grande ma esso
crea anche il trascinamento che era il problema
e quindi quello che hanno fatto è stato loro lo hanno capito
hanno collegato questa ala che si deforma a a
timone che ha permesso l’aereo a
mantenere il suo imbardata la sua voce ora il
I fratelli Wright erano ingegneri eccellenti
hanno forme di elica – qualcosa
come il 90% dei loro giorni moderni
efficienze quindi penso che lo farebbero
sono rimasto davvero impressionato dal fatto
quegli insetti hanno capito molto
soluzione più intelligente ed elegante per
usando la resistenza differenziale ok controllo
questi aerei erano proprio Wilbur
controllando il volo di questi insetti
come stanno decidendo cosa fare in qualsiasi
momento particolare per provare e affrontare
questo problema l’ ho davvero creativo
studente e ha notato che se lo prendi
uno di questi pennelli dal Gordon
spazzare compagnia e si prende un ritaglio di
uno di quei setole quei ritagli
finiscono per essere magnetico e così ha preso
quel piccolo ritaglio e l’ha incollato
la parte posteriore della mosca che vedi è la mosca
ancora sbattere le ali senza problemi e
poi lo mette nel nostro apparato noi
registriamo le nostre tre videocamere
al volo in movimento veloce abbiamo poi un
trigger laser che indica le telecamere
è andato a registrare ma quando le mosche ci sono
attiviamo anche un paio di elettromagneti
quindi l’esperimento è il seguente
quando arriva la mosca, attiviamo le telecamere
disco che contemporaneamente applica una
campo magnetico il magnete al volo
indietro inizia a ruotare per allinearsi con il
campo magnetico e che dà al volo a
mezz’aria
perturbazione e poi vediamo cosa
succede questo è il primo video che noi
preso con questo puoi vedere l’ago
basta che colpisce fuori terzino destro della mosca
da queste parti applichiamo un impulso magnetico
per un solo battito d’ala e poi il
l’insetto fa quello che fa e l’incredibile
La cosa su questo film è che se tu
dare un’occhiata all’orientamento del
insetto prima e dopo
è quasi esattamente lo stesso di queste mosche
avere un pilota automatico a bordo
questo gli permette di correggere
Disturbi a mezz’aria ecco una versione 3d
di una mosca che subisce una perturbazione del tono
in questo caso ciò che fa la mosca è questo
cambia quanto lontano spazia
Ali
se la mosca è lanciata in avanti deve farlo
sbattere le ali più nella parte anteriore che
crea una coppia dalle forze di sollevamento
che lo ruota indietro se le mosche
tirato su solo spazza le ali di meno
molto avanti e la coppia dalla parte posteriore
parte lo ruota in avanti e loro
fare costantemente questo per mantenere
il loro volo ora è la vera domanda
qual è la ricetta come fanno a sapere
esattamente quando mettere le loro ali
esattamente quanto in avanti per metterli questo
è un grafico dell’angolo di sweep avanti come
una funzione del tempo e di ciò che abbiamo fatto
abbiamo misurato la posizione dell’ala in
il fronte in ogni ala
colpo dove ottiene questa ricetta così
Non voglio portarti attraverso tutto il
teoria del controllo che dovevamo fare
capisco questi problemi ma io voglio
indica di seguire per te se prendo
la velocità della velocità del passo del
il corpo di una mosca là è e se ora aggiungo
ad esso l’angolo totale che ha la mosca
ruotato attraverso questa è questa curva se io
metti insieme queste due curve e somma
li sopra ottengo questa curva blu che va
proprio attraverso i dati, quindi quello che sono
dicendoti che le mosche sono
stanno misurando la loro velocità di beccheggio
integrazione che al fine di ottenere il
totale
spostamento angolare che hanno spostato
attraverso così conoscono il calcolo e poi
sommano quei due segnali con
coefficienti appropriati e inviarli
nei piccoli muscoli dello sterzo
stanno guidando le loro ali per fare il
correzione in avanti della corsa sorprendente
questo funziona anche per rotolare e per imbardare
rotoli incolliamo il magnete lateralmente e noi
inclinare gli insetti e devono sbattere
più difficile con l’ala inferiore per tutti voi
devono fare qualcosa come quello che io
ti ho mostrato su quel piedistallo
Devo cambiare gli angoli di attacco in
per riorientarsi in tutto
questi casi stanno usando queste mosche
qualcosa chiamato un integrale proporzionale
controller e influenzando diversi
gradi di libertà che sono in grado di
essenzialmente correggere la loro postura all’interno
millisecondi questi sono alcuni dei
risposte più veloci nel regno animale
questo è il tipo di circuito che a
teorico del controllo disegnerebbe per un PI
controllore l’idea è che inizi
con coppie in alto a sinistra e poi
tali coppie devono essere misurata dal
Vola sistema giroscopico chiamato la Sala
lacrime sì
hanno giroscopi sulla schiena con
un po ‘di ritardo neurale allora
calcolare il termine proporzionale
e l’integrale di quello integrale
termine che in qualche modo viene inviato nel
guidare i muscoli che poi influenzano il
coppia e il ciclo continua e questo
tipo di controller è ciò che avresti in
un sofisticato cruise control nel tuo
auto o un termometro che potresti essere
impostazione per impostare la temperatura in una stanza
ora so cosa stai pensando a questi
sono esperimenti molto artificiosi
la natura non ha davvero magneti incollati
alle loro spalle sto ascoltando a
risposta al controllo veloce davvero
bene biologicamente rilevante per aiutare
rispondi a questa domanda che voglio mostrarti
questo video
quindi questo è un video so che siamo in New
York sì almeno nella parte settentrionale di New York
le mosche sicuramente provano questo tipo
di cose in natura ora l’altra cosa
è interessante su questo correttivo
la manovra è che in nessuno di questi è il
volare usando il suo cervello, la mosca sta facendo tutto
di queste correzioni con un neurale
circuito che si trova sul dorso e
come faccio a sapere che lo so da questo
video quindi ecco un video di una ripresa
spento ed è in grado di controllare il suo volo
nessun problema quindi può occuparsi di tutto questo
perturbazioni a mezz’aria ma interessanti
cosa su questo video è che questi
le mosche non hanno testa che la loro testa sia stata
taglia fuori aw, dai
hai sentito te stesso all’inizio
queste teste sono state tagliate e loro
i colli sono stati cauterizzati eppure loro
possono ancora volare come sono
in grado di farlo come dice Jim Truman
la testa è sopravvalutata queste mosche hanno
qualcosa chiamato un giroscopio vibratorio
sulla schiena avevano tutti i ditteri
quattro ali ma le due ali posteriori divennero
piccole e piccole cose spigolose chiamate
si fermano le orecchie che sono e questo è
come sono quando sono
sbattendo per andare avanti e indietro come
bastoncini e quando la mosca ruota
vengono lasciati indietro e ci sono
piccoli nervi in fondo all’arresto
orecchie su qualcosa chiamato campo e forma
questo senso quando sono le orecchie di arresto
deviato e poi quella informazione ottiene
inviato attraverso un circuito neurale in
parte posteriore della mosca ai muscoli dello sterzo
lì poi controllando le ali questo
il prossimo video ti mostrerà una radiografia
dati di tomografia di quelli che sterzano
muscoli quindi quello che stai vedendo qui è un
vista tomografica di una mosca all’interno di
il suo torace
questi muscoli freschi sono colorati di fresco
i muscoli sono quattro su dodici
dirigere i muscoli in cui la mosca usa
per correggere il loro volo e uno di
in particolare questi muscoli sono stati
pensato per essere molto importante è chiamato
il basale o un muscolo il muscolo b1
ed è pensato per essere quello che
controlla fino a che punto avanzano le ali
va bene quale sarebbe importante per il passo
e quindi la cosa sorprendente è quella
oggigiorno possiamo andare al Howard Hughes
Istituto medico e possiamo essenzialmente
l’ordine vola dove quel singolo neurone
è stato identificato e possiamo girarlo
fuori da quel neurone possiamo spegnerlo
e quel silenzio è quel muscolo e
allora possiamo vedere se ne abbiamo o meno
la differenza accade quando prendiamo quello
muscolare fuori così eccoci qui
vola questa è la normale vola che ha a
postura diamo una perturbazione e
è in grado di correggere la sua perturbazione
è l’orientamento del passo nel tempo se noi
dai un’occhiata al forward sweep di
ala è adattata molto bene dal nostro PI
regolatore di tutto è come era
prima questa è la mosca silenziata di B1 che ho
tirato fuori questo muscolo iniziano queste mosche
via abbastanza traballante per cominciare poi
dopo aver applicato la perturbazione che sono
in grado di rallentare la perturbazione, ma
ora stanno barcollando per un altro
angolo non riescono più a ricordare cosa
angolo con cui originariamente volavano
e quando diamo un’occhiata al
controller possiamo ancora adattarci al futuro
spazzata delle ali ma ora possiamo solo
utilizzare un controller proporzionale che abbiamo preso
fuori il termine integrale che un muscolo
controllato un ramo di quel controllo
diagramma teorico se lo fai fuori
Prendi quel ramo ora le cose non lo sono
abbastanza semplice ecco un video di a
volare subendo una tripla elica quadrupla
capovolto con rotazione pensa il primo
mai e notare che questa mosca
tuttavia è ancora in grado di correggere
stesso entro uno due tre battiti d’ala
ora noti che non è tornato indietro
otto volte per correggersi
e ciò significa che questo semplice lineare
il controller non può essere l’immagine intera
ci deve essere qualcos’altro che governa
quel circuito ma è un inizio
e al giorno d’oggi possiamo andare e provare a
silenzia i singoli neuroni in questo
circuito di controllo che comunica
tra i giroscopi vibratori sul
back of the fly tutti i calcoli
accadendo nel cordone nervoso ventrale di
la mosca e lo sterzo sono muscoli
stanno influenzando il suo volo che vuoi
domanda che potresti chiedere è se o non
tutto questo meccanismo è necessario cosa
succede se prendiamo solo il loro
giroscopi possiamo farlo incollando il
fermare l’orecchio al fly e quando lo facciamo
questi animali possono ancora battere ma loro
non può più controllare il loro volo e
questo perché ogni piccolo piccolo
perturbazione che richiede questi piccoli
aggiustamenti che non possono misurarli e
quindi non sanno come adattarsi
le loro orecchie di arresto ma se in qualche modo abbiamo rallentato
il processo verso il basso forse potremmo prenderne un po ‘
altro organo di essere in grado di dire che cosa è
continuando come fai a farti un
di semi di dente di leone si schiacciarlo si prende
alcune fibre di quel seme e tu colla
l’idea è al culo della mosca
che queste piume rallenteranno il
rotazione giù abbastanza che un altro
l’organo sarà in grado di dire cosa sta succedendo
su questo funziona lo fa qui
mosche che hanno avuto le loro orecchie di arresto
incollati e ancora possono ancora
mantengono il loro volo in effetti lo sono
animali che già utilizzano questa strategia
questo è l’afide lanoso che puoi trovare
qui a Itaca
e ha tutti questi piccoli peli
uscendo di nuovo
non ha bisogno di fermare le orecchie per controllarlo
volo quindi perché sviluppare l’arresto delle orecchie in
primo posto bene nello stesso modo in cui un
il jet passeggeri della compagnia aerea è stabile ma non lo è
molto maneggevoli questi saranno gli afidi
sono stabili ma non possono manovrare molto
veloce quindi se hai perso quei piccoli minuscoli
archi e hai sviluppato un senso a
organo sensoriale come l’intero livello che avresti
diventare molto più manovrabile e quello
ti permetterebbe di diventare un migliore
predatore e ti permetterebbe anche di
eludere la predazione da altri più grandi
animali quindi lascia che ti lasci con questo
immagine della mosca della frutta semplice in cima a
il brevetto dei fratelli Wright e
Fai notare che 350 milioni di anni fa
prima che gli insetti prendano aria ci sono
senza alberi non ci sono fiori tutte le piante
sono alti meno di 3 metri, quindi il
capacità degli insetti di prendere il volo
e alla fine controllano il loro volo
un enorme impatto sull’ecologia di questo
pianeta
questo è Rossano melanogaster, non è vero?
bellissimo grazie
[Applausi]
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