Robotické ryby vytvořené pro kontrolu invazivních druhů

NYU Tandon School of Engineering Profesor Maurizio Porfiri a jeho tým výzkumníků z NYU Tandon a University of Western Australia prokázali, jak robotické ryby mohou být použity k boji proti jedné z nejproblémovějších invazivních druhů na světě, moskitové rybě. Kontrola invazivních druhů je problém, se kterým se potýkají země po celém světě, a některé z největších problémů vznikají v jezerech a řekách. Je to v těchto prostředích, kde ryby a další druhy mají bariéry, které jim brání v úniku před predátory. Tyto nové vývojové trendy z laboratoře, která se zabývá biometrickými roboty a chováním zvířat, mohou poskytnout řešení velkých problémů všude.

Populace moskitových ryb dramaticky vzrostla ve sladkovodních jezerech a řekách po celém světě a způsobují vážné problémy pro původní ryby a obojživelníky. Tradiční způsob kontroly moskitových ryb spočívá v použití toxických látek nebo pastí, a často je neúspěšný nebo škodlivý pro místní fauna.

Tým výzkumníků vedený Porfirim provedl experimenty, aby zjistil, zda je možné, aby biologicky inspirovaná robotická ryba způsobila změny v chování moskitových ryb spojené se strachem. Co zjistili, bylo, že i krátká expozice robotické velké ústřice, největšího predátora moskitových ryb, způsobila stresové reakce. Ryby poté změnily své chování a prošly psychologickými změnami způsobenými ztrátou energetických rezerv. Tyto změny byly poté možným důvodem pro snížení reprodukční rychlosti ryb.

Článek byl zveřejněn v časopise Royal Society Interface. Název článku je “Behaviorální a životní reakce moskitových ryb na biologicky inspirované a interaktivní robotické predátory.”

“Naše znalosti naznačují, že se jedná o první studii, která používá roboty k vyvolání strachu u tohoto invazivního druhu,” řekl Porfiri. “Výsledky ukazují, že robotická ryba, která přesně napodobuje plavání a vzhled velké ústřice, má silný a dlouhodobý dopad na moskitové ryby v laboratorních podmínkách.”

Experimenty zahrnovaly expozici skupin moskitových ryb robotické velké ústřici po dobu 15 minut, jednou týdně po dobu šesti po sobě jdoucích týdnů. Každá relace zahrnovala odlišné chování robotické ústřice. V některých případech byl robotický ryba naprogramován tak, aby poskytoval okamžité zpětné vazby a napodoboval predátorské chování plaváním na vyšší rychlosti. Výzkumníci poté analyzovali data a našli souvislost mezi mírou biomimetiky robota a stresovými úrovněmi moskitových ryb. Některé z chování spojených se strachem, které moskitové ryby projevily, zahrnovaly zastavení na místě, zvýšenou podezřívavost vůči neznámým a nezvětralým prostorám a nepravidelné plavání.

Další oblastí, na kterou se výzkumníci zaměřili, byly fyziologické parametry stresové reakce. Měřili ryby každý týden, aby sledovali změny v hmotnosti nebo délce. Když ryba ztrácí na váze, může to být reakcí na predátory, a způsobuje nižší energetické rezervy. Tyto ryby nejsou schopny přežít tak dlouho a nemají dostatek energie pro reprodukci.

Whenever robotická ústřice napodobovala agresivní chování plaváním v útočných vzorcích, byly měřeny nejvyšší úrovně behaviorálních a fyziologických stresových reakcí u moskitových ryb.

“Další studie jsou potřebné k určení, zda tyto účinky platí i pro divoké populace, ale toto je konkrétní demonstrace potenciálu robotiky pro řešení problému moskitových ryb,” řekl Giovanni Polverino, Forrest Fellow v oddělení biologických věd na University of Western Australia a hlavní autor článku. “Máme mnoho práce mezi našimi školami, abychom vytvořili nové, efektivní nástroje pro boj proti šíření invazivních druhů.”

Laboratoř Dynamical Systems, vedená Porfirim, často používá biomimetické roboty s živými rybami ke studiu kolektivního chování zvířat. Tato chování zahrnují preference páření a vedení. Další výhodou této technologie je, že snižuje potřebu používat živá zvířata pro experimenty.

Tyto vývojové trendy jsou dalším příkladem toho, jak robotika proniká do všech aspektů společnosti a prostředí. Není těžké si představit, že budeme mít robotické ryby, které budou vyhrazeny pro určité úkoly a budou řízeny umělou inteligencí, a které budou žít v našem prostředí s živými druhy.