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完美混入魚缸的機器魚,能帶整個魚群跑路

轉載從: Tech News 科技新報

人工智慧技術的飛躍使機器人越來越像人類了,但受限於電腦科學、認知心理學、神經科學等學科的發展,我們目前仍能辨認出機器人。不過魚類就較易被糊弄。

瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL)的研究人員最近研發出一種水生機器魚,它們會學習如何跟魚類相互溝通,和魚群一起游泳,還能改變魚群游泳的方向,在水中 hold 住全場。

(Source:EPFL

「我們想研究機器魚如何混入魚群,如何跟魚互動交流並做出決定。」EPFL 博士後研究員法蘭克‧伯奈特(Frank Bonnet)對 Digital Trends

換句話說,研究人員希望透過設計機器人與動物群落相融合,更了解這些動物的交流方式,進而達到解密動物行為與社會架構的目的。

這些可融入真實魚群的「祕密特工」長約 7 公分,比建模時參考的魚稍長,但形狀和比例無差。機器魚體內裝有磁鐵,並與裝在水族箱下的小型發動機相連,以提供它游泳的動力。

研究人員選的實驗魚群是斑馬魚(Danio rerio),因為斑馬魚是一健康物種,整個族群傾向快速行動和變換方向。

研究專案分成兩部分。其中一部分涉及生物學,即研究個別魚類間的社會互動情況,機器魚可輔助研究者進行針對性的刺激,並測試被記號魚的反應。第二部分則涉及機器人技術,這也是 EPFL 研究人員的關注點。

團隊決定先讓機器魚混入斑馬魚群。但怎麼才能讓它們擬態得像真魚呢?研究人員在設計時參考斑馬魚的形狀、色彩、條紋等物理特徵,還考慮了直線速度、加速度、不同魚之間的距離、魚群規模、魚在游泳時擺動尾巴的節奏等行為特徵。為了進一步推動專案,研究人員還讓機器魚學習並適應真實魚類的行為。

之後研究小組在不同的水環境測試機器人,其中一些劃定小房間和走廊等區域。測試涉及十個斑馬魚族群,每個族群有 4 條斑馬魚和機器魚互動。研究人員記錄每條魚的位置和運動情況,以及機器魚融入族群的傾向。

伯奈特說:「在研究中,我們比對了只有真魚的小組和包含機器魚的混合小組。實驗結果顯示,機器魚和真實魚類的行為相似,這表明機器人能像魚一樣行動,並與魚群融合。」

研究人員還開發了一個環形水箱,用以觀察機器魚是否會影響魚類的游泳方向。結果發現「機器魚也能促使魚類改變方向,從一個房間游到另一個房間。」

這不是 EPFL 機器人系統實驗室(LSRO)第一次做類似研究。研究人員之前曾觀察蟑螂族群,結果顯示蟑螂願意接受幾乎所有能散發特定蟑螂信息素的機器人。

「為了融入昆蟲社群,機器人只需要發射某種信息素就可以。但如果想(讓機器人)融入脊椎動物群體,研究就要涉及更多標準,比如外觀、運動和振動等。(相較蟑螂)魚是更複雜的動物。」伯奈特說。

我們已可了解哪些特徵與魚類的社會融合有關。借助仿生機器魚,我們還可以了解魚類社會的層次架構,比如誰是魚群的領導者及牠們如何做集體決策。

仿生機器人對動物行為研究來說絕對是很有幫助的工具。這篇研究論文最近發表在《Bioinspiration & Biomimetics》雜誌。

(本文由 36Kr 授權轉載;首圖來源:影片截圖)

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