这里有条混入鱼缸的机器鱼,能带着整个鱼群跑路

作者 | 发布日期 2017 年 11 月 14 日 8:32 | 分类 机器人 , 生态保育 , 生物科技
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好的“演员”carry全场。人工智能技术的飞跃使机器人变得越来越像人类了,但是受限于计算机科学、认知心理学、神经科学等学科的发展,我们目前仍然能够辨认出机器人的样子。不过鱼类似乎更容易被糊弄。



瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的研究人员最近就研发出了一种水生机器鱼,它们会学习如何跟鱼类相互沟通,和它们一起游泳,还能改变它们游泳的方向,在水中carry全场。

“我们想研究机器鱼将如何混入鱼群,如何跟它们进行互动交流并做出决定”,EPFL的博士后研究员弗兰克·博内特(Frank Bonnet)对Digital Trends说。

换句话说,研究人员希望通过设计机器人与动物群落相融合来更多地了解这些动物的交流方式,从而达到解密它们的行为模式与社会结构的目的。

这些可以融入真实鱼群的“秘密特工”长约七厘米,比建模时参照的鱼稍长,但形状和比例无差。机器鱼体内装有磁铁,并与安装在水族箱下面的小型发动机相连,以提供它在水中游泳的动力。

研究人员选择的实验鱼群是斑马鱼(Danio rerio),因为斑马鱼是一个健康的物种,整个族群倾向于快速移动和变换方向。

研究项目分了两部分。其中一部分涉及生物学,即研究个别鱼类之间的社会互动情况,机器鱼可以帮助研究者进行有针对性的刺激,并测试被标记的鱼的反应。第二部分则涉及机器人技术,这也是EPFL的研究人员所关注的。

团队决定先让机器鱼混入到斑马鱼群中。但怎么才能让它们伪装得像真鱼呢?研究人员在设计时参考了斑马鱼的形状、颜色、条纹等物理特征,还考虑了线速度、加速度、不同鱼之间的距离、鱼群规模、鱼在游泳时摆动尾巴的节奏等行为特征。为了进一步推进这个项目,研究人员还让机器鱼学习并适应真实鱼类的行为。

之后研究小组在不同的水环境中测试他们的机器人,其中一些划定了小房间和走廊等区域。测试涉及十个斑马鱼族群,每个族群有四条斑马鱼和机器鱼互动。研究人员记录了每条鱼的位置和运动情况以及机器鱼融入族群的倾向。

博内特说:“在研究中,我们比较了只有真鱼的小组和包含机器鱼的混合小组。实验结果显示,机器鱼和真实鱼类的行为是相似的,这表明机器人能够像鱼一样行动,并与鱼群融合。”

研究人员还开发了一个环形装置,用以观察机器鱼是否会影响鱼类的游泳方向。结果发现“机器鱼也能够促使鱼类改变方向,从一个房间游到另一个房间。

这已经不是EPFL机器人系统实验室(LSRO)第一次做类似的研究。研究人员之前曾对蟑螂族群做过观察,结果显示蟑螂愿意接受几乎所有能够散发特定蟑螂信息素的机器人。

“为了融入昆虫社区,机器人只需要发射某种信息素就可以。但是,如果想(让机器人)融入一个脊椎动物群体,研究就要涉及更多的标准,比如外观、运动和振动等。(相较于蟑螂),鱼是更加复杂的动物,” 博内特说。

“我们已经可以了解哪些特征与鱼类的社会融合有关。借助仿生机器鱼,我们还可以了解鱼类社会的层次结构,比如谁是鱼群的领导者以及它们如何进行集体决策。”

仿生机器人对于动物行为研究来说绝对是很有帮助的工具。这篇研究论文最近发表在了Bioinspiration&Biomimetics杂志上。

(本文由 36Kr 授权转载 首图来源:EPFL

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