di Alfonso D’Ambrosio

alfonsodambrosio@yahoo.it

La vista è un senso davvero importante. Capire come funzione la vista, ci può fornire informazioni sul movimento di diversi animali.

Ci sono animali che vedono in bianco e nero, altri come le mosche che non distinguono bene i contorni, le forme, ma vedono più immagini al secondo ed il movimento appare per loro come “rallentato”.

Il modello biologico di “occhio”   è però molto simile per tutti gli animali: cellule sensibili alla luce.

 

https://www.focus.it/ambiente/animali/come-vedono-gli-animali

 

Creare un modello di vista simile a quello umano non è una impresa semplice, nel nostro caso ignoreremo parametri quali colore, forma, consistenza etc. e ci riferiremo solo all’intensità di una sorgente luminosa. Rispetto all’olfatto, basato fortemente sull’intensità, la vista presuppone la direzionalità. Ipotizziamo che il nostro animale matematico sappia dirigersi verso una intensità luminosa, capiamo subito che gli algoritmi saranno molto diversi da  quelli dell’olfatto.

Nella prossima lezione vedremo come scrivere un modello a due occhi e poi un modello basato sull’intensità luminosa.

Qui creiamo un primo modello rudimentale.

Un semplice modello monoculare

Il modello più semplice che presentiamo in questa lezione è quello di un animale con un solo occhio, in grado di vedere la luce e di dirigersi verso di essa.

L’algoritmo di vista potrebbe funzionare in questo modo:

IL gattino matematico GUARDA ovvero punta nella direzione della luce (punta verso)  e avanza in AVANTI di tot passi se la direzione del moto è lungo la fonte luminosa altrimenti  si SPOSTA a sinistra (o destra) di un certo angolo (Orientamento).

Lo spostamento di tot passi farà cambiare il punto di vista rispetto alla sorgente luminosa e pertanto il gattino sarà costretto a riorientarsi ruotando.

Come fa il nostro gattino a capire quando fermarsi?

Nell’algoritmo seguente, ho introdotto una condizione sulla distanza: quando la distanza dalla fonte luminosa è minore di un certo valore, potremmo fermare il movimento oppure attuare una forma di rimbalzo che cambia la direzione momentaneamente.

ecco il link al progetto: https://scratch.mit.edu/projects/183572300/#player

Si noti come il gattino ruoti a spirale intorno alla fonte di luce: non ricorda forse il movimento di certe farfalle notturne?

Le farfalle notturne guardano la luna con un angolo fisso, e poichè la luna è molto lontana, la loro traiettoria è su una linea retta; di tanto in tanto vengono confuse da altre “lune”, fonti luminose artificiali, ad esempio, e il loro movimento segue sempre un angolo fisso istante per istante, una spirale appunto!

Considerazioni matematiche

In Scratch abbiamo utilizzato il blocco punta verso, ma come potremmo costruirlo matematicamente?

Supponiamo di conoscere la differenza tra le coordinate x (precedente e attuale) ed y del gattino, il rapporto tra le variazioni y ed x restituisce un angolo (la sua arcotangente: un angolo di 90 gradi significa diritto) .

Il comando verso può allora essere costruito calcolando la differenza tra la posizione della luce e la posizione del gattino esi trova così l’angolo di vista, il gattino si sposterà aggiustando la sua posizione rispetto ad una variazione positiva o negativa rispetto alla sorgente luminosa.

Ne parleremo meglio nella prossima lezione.

 

Altre info: http://online.scuola.zanichelli.it/bergamini-files/Biennio/Aperture/Ape_10_falene.pdf

Da: https://www.informaweblog.com/perche-le-falene-farfalle-notturne-moscerini-e-altri-insetti-sono-attratti-dalla-luce-di-lampioni-lampade-ed-altre-fonti-luminose/

Le falene, farfalle con abitudini notturne, moscerini ed altri insetti, per orientarsi in volo usano come bussola i raggi della luna o del sole che sono un pò come la stella polare e il cielo stellato erano per gli antichi marinai. Questa strategia evolutiva è risultata vincente per millenni in quanto permetteva alle falene di orientarsi, ma non aveva messo in conto che a un certo punto ci sarebbero state le luci artificiali degli uomini, e così finiscono per avvicinarsi troppo alla luce, finendo molto spesso per essere uccise dal calore. Le falene mantengono  sempre la stessa inclinazione rispetto alla luce della luna, la luce della luna è sufficientemente lontana da permettere all’insetto di mantenere sempre lo stesso angolo e quindi di volare verso una direzione in maniera rettilineo. Le luci di una fonte luminosa come un lampione a differenza della luna si propagano in modo circolare, e così le falene volano in tondo, in maniera circolare, formando una spirale verso l’interno fino ad avvicinarsi sempre di più e ad esporsi al calore. Le falene mantengono infatti la luce lunare sempre sullo stesso lato, cosa che è possibile con i raggi lunari ma non con quelli di fonti luminose più vicine, come le luci di lampioni, lampade e lampadari, e così per orientarsi e tenerle sempre sullo stesso lato sono costrette a girarci attorno. Il fenomeno riguarda gli insetti notturni, perchè quelli diurni sono abituati a vivere con la luce del sole, che rende meno evidenti tutte le altre sorgenti luminose. Originariamente le farfalle erano tutte diurne, molte di esse però nel corso dell’evoluzione hanno scelto la vita notturna per scampare ai molti predatori attivi di giorno e sopravvivere meglio. La vita notturna può essere più tranquilla ma nasconde anch’essa le sue insidie: pipistrelli, gufi e altri predatori specializzati nella caccia notturna sono sempre all’erta, pronti a catturare gli animali incauti che gli capitano a tiro. Gli insetti diurni e notturni sono attratti ma anche inibiti dalle luci, questo dipende dal tipo e dall’intensità della luce, in questo modo riescono a distinguere il giorno dalla notte. La differenza nell’attrazione verso la luce  è un fenomeno noto come fototassi. Certi insetti hanno fototassi negativa e sono respinti dall’esposizione alla luce, mentre altri insetti hanno fototassi positiva per cui sono naturalmente attratti dalla luce.

Nelle vicinanze di Matera vi è una lampada a vapori di mercurio da 2000 W, utilizzata per l’illuminazione di una statua, che è diventata famosa perchè nel 1992 è stato calcolato dall’entomologo tedesco Axel Hausmann che ogni notte, da maggio a settembre, circa 5000 farfalle notturne vi vadano a morire. L’intero sistema di illuminazione della zona attrae circa 5 milioni di individui l’anno.

Un altro aneddoto famoso è ciò che accadde l’8 maggio 1946 a Parigi quando, dopo sei anni di oscuramento a causa della guerra, fu illuminato l’Arc de Triomphe con dei riflettori militari per festeggiare il primo anniversario della Vittoria. Milioni di farfalle notturne coprirono in pochi minuti il monumento ma, ripristinata l’illuminazione pubblica, nel giro di pochi mesi non fu più possibile osservare neppure una farfalla.

Ogni anno il nostro paese è sorvolato da una moltitudine di farfalle notturne migratrici, tra cui alcune Sfingi che sono nate in Africa; sulla loro rotta trovano una serie ininterrotta di luci pronte ad abbagliarle e a condurle a morte sicura.

Quando nel 1880 Edison mise a punto la sua prima lampada a incandescenza e quando l’illuminazione pubblica a gas lasciò il posto a quella elettrica, per molte specie iniziò un rapido declino.

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