全靠機上的感測器飛

這一頁是飛行回放。無人機朝指定的方向穿過柱子林，路線兩旁用虛線畫出一條走廊。閃柱子由真腦（照真果蠅的接線）負責。之前還剩一樣東西是模擬器直接給正確答案的：機身歪了幾度。這一關把它也拿掉。負責控制飛行的程式（飛控）要用到四個量：方向、高度、速度、機身歪了幾度。現在四個全部由人寫的程式，用機上的感測器推算。

推算程式怎麼做的

陀螺儀量機身轉多快，再把讀數一直累加。加速度計量到的是空氣阻力，阻力和速度成正比（−k×速度），所以可以從它反推速度，再從速度推回機身歪了幾度。加速度計靜止時也會多算的誤差，另外用一個反應很慢的程式來估。光流感測器的讀數只給這個程式用，不直接拿來算機身歪了幾度。前一版讓光流直接參與算機身歪了幾度，結果有 22 個場景在急閃時估錯到不可收拾。高度用測距感測器（ToF）量。方向用陀螺儀加上看天空認方向的羅盤（靠天空的偏振光，也就是太陽光在天空形成的固定圖樣，昆蟲靠它認方向）。

這個結果有四個限制，要一起講

• 機身歪了幾度這一關，是在模擬裡加了空氣阻力之後才成立的（阻力和速度成正比）。沒有阻力時，這件事在物理上就做不到：四軸無人機歪著機身等速飛的時候，機上的加速度計量不到自己在歪。沒有阻力的模擬裡試了四次，全部失敗。四次的做法是：加速度計互補濾波、只用陀螺儀累加、光流輔助的濾波器、速率模式飛控。最嚴重的一次 100 場全部翻機。加了阻力之後，加速度計才「看得到」機身歪了，但還是又失敗兩次：第五次是速度愈估愈偏，第六次是急閃時偶爾會把機身歪了多少估錯到不可收拾。第七次才是這裡看到的版本。
• 推算程式事先知道阻力有多大（阻力係數），也知道加速度計靜止時多算的誤差大概落在多大的範圍（標準差）。這比真的機器寬鬆。
• 沒有在真機上試過，全部是模擬。
• 100 場裡仍有 2 場把機身歪了多少估錯到不可收拾（上面影片裡崩掉的那一場就是其中之一，最大估錯到 250°）。100 場裡還有 7 場機身歪超過 60°。直接拿正確答案時，這兩個數字都是 0。

腦做了什麼、沒做什麼

腦只負責一件事：看到柱子逼近時，決定往左閃還是往右閃（每場約 13–22 次）。認方向不是腦做的。要朝哪個方向飛、現在偏了多少，是另一段人寫的程式用陀螺儀加看天空認方向的羅盤算的。

本來的計畫是讓腦自己認方向。果蠅腦裡真的有一個指南針迴路：腦裡有一圈神經細胞（所在的區域叫中央複合體），頭轉到哪個方向，這一圈上就有一個活動亮點跟著轉，蒙住眼睛也還記得住。我們用真腦試著重現它。判定標準是三件事都要做到：跟得上轉動、蒙眼後記得住、蒙眼後還能繼續轉。人工調整參數試了四條路，用梯度學習（讓電腦自己調整參數的方法）試了一條，沒有一組同時做到三項。所以方向只好交給人寫的程式，腦在這裡沒有參與認方向。細節見腦內指南針那一頁。

這 4 個場景怎麼挑的

從正式那一批的 100 場裡挑：2 個是兩種做法都抵達，1 個是直接拿正確答案時抵達、但用感測器推算時撞柱，1 個是用感測器推算時把機身歪了多少估錯到不可收拾、掉高度。重飛一次的結果，和正式結果每個場景都相同。