Robo-kalat kehitetty invaasiolaisten torjumiseksi

NYU Tandonin insinööritieteellinen korkeakoulu Professori Maurizio Porfiri ja hänen tutkijaryhmänsä NYU Tandonista ja Länsi-Australian yliopistosta ovat osoittaneet, miten robotti-kalat voidaan käyttää taistelussa ympäristön yhdessä ongelmallisimmista invaasiolaisten, moskiittoalueen, torjumisessa. Invaasiolaisten torjuminen on ongelma, jota maailman maat käsittelevät, ja jotkut suurimmista ongelmista ilmenevät järvissä ja joissa. Näissä ympäristöissä kalat ja muut lajit ovat esteiden takana, jotka estävät niitä pakenemasta petoja. Nämä uudet kehityssuunnat biometrisistä roboista ja eläinten käyttäytymisestä voivat tarjota ratkaisuja suuriin ongelmiin.

Moskiittoalueen populaatio on kasvanut voimakkaasti makeissa järvissä ja joissa ympäri maailmaa, ja ne aiheuttavat vakavia ongelmia paikallisille kalalajeille ja sammakkoeläimille. Perinteinen tapa moskiittoalueen torjumiseksi on myrkyllisten aineiden tai ansainten käyttö, ja se on usein epäonnistunut tai haitallista paikalliselle luonnonvaraisten eläimille.

Porfirin johtama tutkijaryhmä suoritti kokeita, joissa selvitettiin, onko mahdollista, että biologisesti inspiroitu robotti-kala voi aiheuttaa pelon aiheuttamia muutoksia moskiittoalueen käyttäytymisessä. He tulivat siihen tulokseen, että jopa pieni altistus robotti-isoksi-suulle, moskiittoalueen suurimmalle saalistajalle, aiheutti stressivasteita. Ne välttivät tiettyjä käyttäytymismalleja ja kärsivät psyykkisistä muutoksista, jotka johtuivat energiavarastojen menetyksestä. Nämä muutokset olivat mahdollinen syy lisääntymisen vähenemiseen kalojen keskuudessa.

Tutkimus julkaistiin Royal Society Interfacen lehdessä. Sen otsikko on “Moskiittoalueen käyttäytymis- ja elämänhistoriaa koskevat vastaukset biologisesti inspiroituille ja interaktiivisille robotti-saalistajille.”

“Parhaamme tietäen tämä on ensimmäinen tutkimus, jossa roboteja on käytetty pelon aiheuttamiseen tässä invaasiolajissa,” Porfiri sanoi. “Tulokset osoittavat, että robotti-kala, joka jäljittelee isoksi-suun uimamalleja ja visuaalista olemusta, on voimakas ja kestävä vaikutus moskiittoalueelle laboratorio-olosuhteissa.”

Kokeet sisälsivät moskiittoalueen altistamisen robotti-isoksi-suulle 15 minuutin ajan kerran viikossa kuuden peräkkäisen viikon ajan. Jokaisessa istunnossa robotti-kala esitti eri käyttäytymismallia. Joissakin kokeissa robotti-kala ohjelmoitiin antamaan reaaliaikaisia palautetta ja se jäljitti saalistajan käyttäytymistä uimalla nopeammin. Tutkijat analysoivat dataa ja löysivät yhteyksiä robotti-biomimeesi ja moskiittoalueen stressitasojen välillä. Joitakin pelon aiheuttamia käyttäytymismalleja, joita moskiittoalue esitti, olivat pysähtyminen paikoilleen, lisääntynyt epäilys tutkimattomista tiloista ja epäsäännölliset uimamallit.

Toinen alue, jota tutkijat keskittyivät, oli fysiologiset parametri stressivastetta. He mitasivat kaloja joka viikko jäljittääksesi mahdollisia muutoksia painossa tai pituudessa. Kun kala laihtuu, se voi olla vastaus saalistajalle, ja se aiheuttaa energiavarastojen laskua. Nämä kalat eivät selviä niin kauan eivätkä ole samanlaisia energioita omistautumiseen lisääntymiseen.

Kun robotti-isoksi-suu jäljitti aggressiivista käyttäytymistä uimalla hyökkäysmalleja, mitattiin korkeimmat tasot käyttäytymis- ja fysiologisia stressivasteita moskiittoalueella.

“Lisätutkimuksia tarvitaan, jotta voidaan määrittää, voitaisiinko nämä vaikutukset kääntää villiin populaatioihin, mutta tämä on konkreettinen osoitus siitä, että robotti voi ratkaista moskiittoalueen ongelman,” sanoi Giovanni Polverino, Forrest Fellow biologian laitoksessa Länsi-Australian yliopistossa ja tutkimuksen ensisijainen kirjoittaja. “Meillä on paljon työtä tehtävänä koulujemme välillä, jotta voimme luoda uusia, tehokkaita työkaluja invaasiolaisten leviämisen torjumiseksi.”

Porfirin johtama Dynamical Systems Laboratory käyttää usein biomimeettisiä roboteja elävien kalojen kanssa tutkiakseen kollektiivista eläinten käyttäytymistä, kuten parinmuodostusta ja johtajuutta. Tämän teknologian toinen etu on, että se vähentää tarvetta käyttää eläviä eläimiä kokeissa.

Nämä kehityssuunnat ovat vain yksi esimerkki siitä, miten robotiikka tekee tiensä jokaiseen yhteiskunnan ja ympäristön osaan. On helppo kuvitella tulevaisuus, jossa meillä on robotti-kalat, jotka on omistettu tiettyihin tehtäviin ja ohjattu tekoälyllä, elävät ympäristössämme elävien lajien kanssa.