Poisson robotique créé pour contrôler les espèces envahissantes

École d'ingénierie NYU Tandon Le professeur Maurizio Porfiri et son équipe de chercheurs de NYU Tandon et du University of Western Australia ont démontré comment les poissons robotisés peuvent être utilisés pour lutter contre l'une des espèces envahissantes les plus problématiques au monde, le poisson-moustique. Le contrôle des espèces envahissantes est un problème auquel les pays du monde entier sont confrontés, et certains des plus grands problèmes se posent dans les lacs et les rivières. C'est dans ces milieux que les poissons et autres espèces ont des barrières les empêchant d'échapper aux prédateurs. Ces nouveaux développements, issus du laboratoire qui traite des robots biométriques et du comportement animal, peuvent apporter des solutions à de gros problèmes partout. 

La population de moustiques a grimpé en flèche dans les lacs et les rivières d'eau douce du monde entier, et ils causent de graves problèmes aux espèces indigènes de poissons et d'amphibiens. La méthode traditionnelle de contrôle des moustiques consiste à utiliser des substances toxiques ou à les piéger, et elle est souvent infructueuse ou nocive pour la faune locale. 

L'équipe de chercheurs dirigée par Porfiri a mené des expériences pour voir s'il était possible qu'un poisson robotique d'inspiration biologique provoque des changements liés à la peur dans le comportement du poisson-moustique. Ce qu'ils ont conclu, c'est que même une petite quantité d'exposition à l'achigan à grande bouche robotique, le plus grand prédateur du poisson-moustique, provoquait des réactions de stress. Ils évitaient alors certains comportements et subissaient des changements psychologiques provoqués par la perte de réserves énergétiques. Ces changements étaient alors la raison possible d'une réduction des taux de reproduction chez les poissons. 

L'article a été publié dans le Journal of the Interface de la société royale. Il s'intitule « Réponses comportementales et biologiques des poissons-moustiques aux prédateurs robotiques interactifs et inspirés biologiquement ». 

"Au meilleur de notre connaissance, il s'agit de la première étude utilisant des robots pour évoquer des réactions de peur chez cette espèce envahissante", a déclaré Porfiri. "Les résultats montrent qu'un poisson robotique qui reproduit fidèlement les schémas de nage et l'apparence visuelle de l'achigan à grande bouche a un impact puissant et durable sur les moustiques en laboratoire."

Les expériences consistaient à exposer des groupes de moustiques à un achigan à grande bouche robotique pendant une période de 15 minutes. Cela s'est produit par semaine pendant un total de six semaines consécutives. Chaque session impliquait un comportement différent présenté par la basse robotique. Dans certains des essais, le poisson robotique a été programmé de manière à fournir une rétroaction en temps réel et à imiter le comportement prédateur en nageant à une vitesse plus rapide. Les chercheurs ont ensuite analysé les données et trouvé des liens entre le degré de biomimétisme dans le robot et les niveaux de stress des moustiques vivants. Certains des comportements liés à la peur que les moustiques ont manifestés comprenaient l'arrêt sur place, un niveau accru de suspicion pour les espaces inconnus et inexplorés et des schémas de nage erratiques. 

Un autre domaine sur lequel les chercheurs se sont concentrés était les paramètres physiologiques de la réponse au stress. Ils ont mesuré les poissons chaque semaine pour suivre tout changement de poids ou de longueur. Lorsqu'un poisson perd du poids, cela peut être une réponse aux prédateurs et entraîner une baisse des réserves d'énergie. Ces poissons ne survivent pas aussi longtemps et n'ont pas la même quantité d'énergie à consacrer à la reproduction. 

Chaque fois que la basse robotique imitait le comportement agressif de la nage dans les schémas d'attaque, les niveaux les plus élevés de réponses comportementales et physiologiques au stress ont été mesurés chez les moustiques. 

"D'autres études sont nécessaires pour déterminer si ces effets se traduisent par des populations sauvages, mais il s'agit d'une démonstration concrète du potentiel d'une robotique pour résoudre le problème des moustiques", a déclaré Giovanni Polverino, Forrest Fellow au Département des sciences biologiques de l'Université de Western Australia et l'auteur principal de l'article. "Nous avons beaucoup plus de travail en cours entre nos écoles pour établir de nouveaux outils efficaces pour lutter contre la propagation des espèces envahissantes."

Le Laboratoire des systèmes dynamiques, dirigé par Porfiri, utilise souvent des robots biomimétiques avec des poissons vivants pour étudier le comportement animal collectif. Ces comportements incluent les préférences d'accouplement et le leadership. Un autre avantage de cette technologie est qu'elle réduit le besoin d'utiliser des animaux vivants pour les expériences. 

Ces développements sont un autre exemple de la robotique qui fait son chemin dans tous les aspects de la société et de l'environnement. Il n'est pas difficile d'imaginer un point où nous avons des poissons robotiques, dédiés à certaines tâches et dirigés par l'intelligence artificielle, vivant dans notre environnement avec des espèces vivantes.