Ρομποτικά Ψάρια Δημιουργούνται για τον Έλεγχο Εισβαλλόμενων Ειδών

NYU Tandon School of Engineering Ο καθηγητής Maurizio Porfiri και η ομάδα ερευνητών από το NYU Tandon και το University of Western Australia έχουν δείξει πώς τα ρομποτικά ψάρια μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την καταπολέμηση ενός από τα πιο προβληματικά εισβαλλόμενα είδη στον κόσμο, το ψάρι mosquitofish. Ο έλεγχος των εισβαλλόμενων ειδών είναι ένα πρόβλημα που αντιμετωπίζουν οι χώρες σε όλο τον κόσμο, και κάποια από τα μεγαλύτερα προβλήματα προκύπτουν σε λίμνες και ποτάμια. Σε αυτά τα περιβάλλοντα, τα ψάρια και άλλα είδη έχουν εμπόδια που τους εμποδίζουν να ξεφύγουν από τους θηρευτές. Αυτές οι νέες εξελίξεις, από το εργαστήριο που ασχολείται με βιομετρικούς ρόβους και τη συμπεριφορά των ζώων, μπορούν να παρέχουν λύσεις σε μεγάλα προβλήματα παντού.

Ο πληθυσμός του ψαριού mosquitofish έχει αυξηθεί σε όλες τις γλυκές λίμνες και ποτάμια του κόσμου, και προκαλεί σοβαρά προβλήματα για τα εγγενή είδη ψαριών και αμφιβίων. Ο παραδοσιακός τρόπος ελέγχου του ψαριού mosquitofish είναι μέσω τοξικών ουσιών ή παγίδων, και πολλές φορές είναι ανεπιτυχείς ή βλαβερές για την τοπική वनόπτη ζωή.

Η ομάδα ερευνητών υπό την ηγεσία του Porfiri διεξήγαγε πειράματα για να δει αν ήταν δυνατόν ένα βιολογικά εμπνευσμένο ρομποτικό ψάρι να προκαλέσει φοβικές αλλαγές στη συμπεριφορά του ψαριού mosquitofish. Τι συμπέραναν ήταν ότι ακόμη και μια μικρή έκθεση σε ρομποτικό ψάρι largemouth bass, τον μεγαλύτερο θηρευτή του ψαριού mosquitofish, προκάλεσε στρες απόκρισεις. Τότε, αποφεύγοντας ορισμένες συμπεριφορές και υποβάλλοντας ψυχολογικές αλλαγές που προκλήθηκαν από την απώλεια ενεργειακών αποθεμάτων. Αυτές οι αλλαγές ήταν η πιθανή αιτία μίας μείωσης του ρυθμού αναπαραγωγής των ψαριών.

Το έγγραφο δημοσιεύθηκε στο Περιοδικό της Βασιλικής Εταιρείας Διεπαφής. Ο τίτλος του είναι «Συμπεριφορικές και Βιολογικές Απαντήσεις του Ψαριού Mosquitofish σε Βιολογικά Εμπνευσμένα και Διαδραστικά Ρομποτικά Θηρευτές.»

«Κατά τη γνώση μας, αυτή είναι η πρώτη μελέτη που χρησιμοποιεί ρόβους για να προκαλέσει φοβικές απόκρισεις σε αυτό το εισβαλλόμενο είδος», είπε ο Porfiri. «Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι ένα ρομποτικό ψάρι που μιμείται στενά τα πρότυπα κολύμβησης και την οπτική εμφάνιση του largemouth bass έχει một ισχυρή, διαρκή επίδραση στα ψάρια mosquitofish σε εργαστηριακό περιβάλλον.»

Τα πειράματα περιελάμβαναν την έκθεση ομάδων ψαριών mosquitofish σε ένα ρομποτικό ψάρι largemouth bass για χρονικό διάστημα 15 λεπτών. Αυτό συνέβη μια φορά την εβδομάδα για συνολικά έξι συνεχόμενες εβδομάδες. Κάθε συνεδρία περιελάμβανε μια διαφορετική συμπεριφορά που εκτέθηκε από το ρομποτικό ψάρι. Σε ορισμένα από τα πειράματα, το ρομποτικό ψάρι προγραμματίστηκε να παρέχει πραγματικό χρόνο ανατροφοδότησης και να μιμείται θηρευτική συμπεριφορά με την κολύμβηση σε ταχύτερη ταχύτητα. Οι ερευνητές ανέλυσαν τα δεδομένα και βρήκαν συνδέσεις μεταξύ του βαθμού της βιομιμητικής στο ρόβο και των επιπέδων στρες των ζωντανών ψαριών mosquitofish. Ορισμένες από τις φοβικές συμπεριφορές που τα ψάρια mosquitofish εκτέθηκαν περιελάμβαναν το σταμάτημα στη θέση, μια αυξημένη επιφυλακτικότητα για άγνωστους και ανεξερεύνητους χώρους και ερριφείς πρότυπα κολύμβησης.

Ένα άλλο πεδίο στο οποίο οι ερευνητές εστίασαν ήταν οι φυσιολογικοί παράμετροι της στρες απόκρισης. Μέτρησαν τα ψάρια κάθε εβδομάδα για να παρακολουθήσουν τυχόν αλλαγές στο βάρος ή το μήκος. Όταν ένα ψάρι μειώνεται σε βάρος, μπορεί να είναι μια απόκριση σε θηρευτές, και προκαλεί χαμηλότερα ενεργειακά αποθέματα. Αυτά τα ψάρια δεν μπορούν να επιβιώσουν τόσο πολύ και δεν έχουν την ίδια ποσότητα ενέργειας για να αφιερώσουν στην αναπαραγωγή.

Όταν το ρομποτικό ψάρι largemouth bass μιμούνταν την επιθετική συμπεριφορά της κολύμβησης σε πρότυπα επίθεσης, τα υψηλότερα επίπεδα συμπεριφορικής και φυσιολογικής στρες απόκρισης μετρήθηκαν μεταξύ των ψαριών mosquitofish.

«Επιπλέον μελέτες είναι απαραίτητες για να καθορίσουν αν αυτές οι επιπτώσεις μεταφράζονται σε άγριες πληθυσμούς, αλλά αυτό είναι μια συγκεκριμένη απόδειξη του δυναμικού της ρομποτικής για την επίλυση του προβλήματος του ψαριού mosquitofish», είπε ο Giovanni Polverino, Forrest Fellow στο Τμήμα Βιολογικών Επιστημών στο Πανεπιστήμιο της Δυτικής Αυστραλίας και ο κύριος συγγραφέας του εγγράφου. «Έχουμε πολύ περισσότερη δουλειά που γίνεται μεταξύ των σχολών μας για να καθορίσουμε νέες, αποτελεσματικές εργαλεία για την καταπολέμηση της διάδοσης των εισβαλλόμενων ειδών.»

Το Εργαστήριο Δυναμικών Συστημάτων, που διευθύνεται από τον Porfiri, χρησιμοποιεί συχνά βιομιμητικά ρόβους με ζωντανούς ψάρια για να μελετήσει τη συλλογική συμπεριφορά των ζώων. Αυτές οι συμπεριφορές περιλαμβάνουν προτιμήσεις ζευγαρώματος και ηγεσίας. Ένα άλλο πλεονέκτημα αυτής της τεχνολογίας είναι ότι μειώνει την ανάγκη για χρήση ζωντανών ζώων σε πειράματα.

Αυτές οι εξελίξεις είναι ένα ακόμη παράδειγμα της ρομποτικής που κάνει το δρόμο της σε κάθε аспέκτο της κοινωνίας και του περιβάλλοντος. Δεν είναι δύσκολο να σκεφτεί κανείς προς τα εμπρός σε ένα σημείο στο οποίο θα έχουμε ρομποτικά ψάρια, αφιερωμένα σε ορισμένες εργασίες και ελεγχόμενα από τεχνητή νοημοσύνη, που ζουν στο περιβάλλον μας με ζωντανούς οργανισμούς.