Vědci vyvinuli novou teorii o vnímání zvířat, která by mohla být použita v robotice

Všechna zvířata, od hmyzu po lidi, se spoléhají na svá smyslová orgána jako na nejdůležitější nástroje pro přežití. Smyslové orgány, jako jsou oči, uši a nosy, se používají při hledání potravy nebo detekci hrozeb. Nicméně, skutečná poloha a orientace smyslových orgánů nejsou intuitivní a současné teorie nejsou schopny předpovídat jejich polohu a orientaci.

To se nyní mění s novými vývoji z Northwestern University. Tým výzkumníků vyvinul novou teorii, která je schopna předpovídat pohyb smyslových orgánů zvířat, zejména když zvíře hledá něco důležitého, jako je potrava.

Výzkum byl publikován 22. září v časopise eLife.

Energeticky omezené proporcionální sázení

Nově vyvinutá teorie, nazvaná energeticky omezené proporcionální sázení, byla aplikována na čtyři různé druhy zvířat a zahrnovala tři různé smysly, včetně zraku a čichu. Tým prokázal, jak teorie může předpovídat pozorované chování smyslových orgánů každého zvířete.

Tato nová teorie může mít důsledky v oblasti robotiky, zejména při zlepšování výkonu robotů při sběru informací. Může také mít vliv na vývoj autonomních vozidel, zejména při zlepšování jejich reakce na nejistotu.

Malcolm A. Maclver vedl slibný výzkum. Je také profesorem biomedicínského a mechanického inženýrství na Northwesternově škole inženýrství, stejně jako profesorem neurobiologie na Weinbergově koleji umění a věd.

“Zvířata si vydělávají na živobytí pohybem,” řekl Maclver. “Aby našli potravu a partnery a identifikovali hrozby, musí se pohybovat. Naše teorie poskytuje vhled do toho, jak zvířata sázejí na to, kolik energie vynaložit, aby získala užitečné informace, které potřebují.”

Nová teorie osvětlila různé pohyby smyslových orgánů a vygenerovaný algoritmus simuloval pohyby smyslových orgánů. Tyto generované pohyby souhlasily s reálnými pohyby smyslových orgánů z ryb, savců a hmyzu.

Chen Chen je doktorandem v Maclverově laboratoři a prvním autorem, zatímco Todd D. Murphey, profesor mechanického inženýrství na McCormickově škole, je spoluautorem.

Sázení energií

Pohyb stojí zvířata hodně energie a vynakládají ji, zatímco sázejí, že místa, kam se pohybují, budou informativní. Množství potravinové energie, kterou jsou ochotni vynaložit, je úměrné očekávané hodnotě těchto míst, podle výzkumníků.

“Zatímco většina teorií předpovídá, jak se zvíře bude chovat, když už ví, kde něco je, naše teorie je předpovědí pro situaci, kdy zvíře ví velmi málo – situace, která je kritická pro přežití,” říká Murphey.

Výzkum se zaměřil na gymnotidní elektrické ryby z Jižní Ameriky a experimenty byly provedeny v Maclverově laboratoři. Nebyly to však všechny nové údaje, protože tým využil dříve publikované datové sady o slepém východním americkém krtkovi, americkém švábu a kolibříkovi.

Tři smysly, na které se zaměřil výzkum, zahrnovaly elektrosmysl s elektrickými rybami, zrak s můrou a čich se krtkem a šváby.

Nově vyvinutá teorie vede k úspoře více energie a času při pohybu kolem, aby se získaly informace. Současně je dostatek informací, aby se směrovaly sledovací a jiné průzkumné chování, které je běžné mezi zvířaty.

“Když se podíváte na uši kočky, často uvidíte, jak se otáčejí, aby vzorkovaly různé polohy prostoru,” řekl Maclver. “To je příklad toho, jak zvířata neustále позиcionují své smyslové orgány, aby absorbovala informace z prostředí. Ukázalo se, že se děje много věcí pod povrchem v pohybu smyslových orgánů, jako jsou uši, oči a nosy.”