Poissons Robotiques Créés pour Contrôler les Espèces Invasives

L’école d’ingénierie NYU Tandon Le professeur Maurizio Porfiri et son équipe de chercheurs de NYU Tandon et de l’Université de Western Australia ont démontré comment les poissons robotiques peuvent être utilisés pour lutter contre l’une des espèces invasives les plus problématiques au monde, le poisson moustique. Le contrôle des espèces invasives est un problème que les pays du monde entier doivent affronter, et certains des plus grands problèmes surviennent dans les lacs et les rivières. C’est dans ces environnements que les poissons et d’autres espèces ont des barrières qui les empêchent de s’échapper de leurs prédateurs. Ces nouveaux développements, issus du laboratoire qui traite des robots biométriques et du comportement animal, peuvent fournir des solutions à de grands problèmes partout.

La population de poissons moustiques a augmenté dans les lacs et les rivières d’eau douce du monde entier, et ils causent de graves problèmes pour les espèces de poissons et d’amphibiens autochtones. La méthode traditionnelle de contrôle des poissons moustiques est par des toxiques ou des pièges, et elle est souvent sans succès ou nocive pour la faune locale.

L’équipe de chercheurs dirigée par Porfiri a mené des expériences pour voir si il était possible pour un poisson robotique biologiquement inspiré de provoquer des changements liés à la peur dans le comportement des poissons moustiques. Ce qu’ils ont conclu, c’est qu’une exposition même faible à des basses largemouth robotiques, le plus grand prédateur des poissons moustiques, a provoqué des réponses de stress. Ils ont ensuite évité certains comportements et subi des changements psychologiques causés par la perte de réserves d’énergie. Ces changements ont été la raison possible d’une réduction des taux de reproduction parmi les poissons.

L’article a été publié dans le Journal de la Royal Society Interface. Il s’intitule « Réponses comportementales et de l’histoire de vie des poissons moustiques aux prédateurs robotiques biologiquement inspirés et interactifs. »

« À notre connaissance, il s’agit de la première étude utilisant des robots pour provoquer des réponses de peur dans cette espèce invasive », a déclaré Porfiri. « Les résultats montrent qu’un poisson robotique qui reproduit de près les modèles de nage et l’apparence visuelle de la basse largemouth a un impact puissant et durable sur les poissons moustiques dans un environnement de laboratoire. »

Les expériences consistaient à exposer des groupes de poissons moustiques à une basse largemouth robotique pendant une période de 15 minutes. Cela s’est produit une fois par semaine pendant six semaines consécutives. Chaque séance impliquait un comportement différent exhibé par la basse robotique. Dans certains essais, le poisson robotique a été programmé pour fournir une rétroaction en temps réel et a imité un comportement de prédateur en nageant à une vitesse plus rapide. Les chercheurs ont ensuite analysé les données et ont trouvé des liens entre le degré de biomimétisme du robot et les niveaux de stress des poissons moustiques vivants. Certains des comportements liés à la peur que les poissons moustiques ont exhibés incluaient l’arrêt sur place, un niveau accru de suspicion pour les espaces inconnus et non explorés, et des modèles 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 les changements de poids ou de longueur. Lorsqu’un poisson diminue de poids, cela peut être une réponse aux prédateurs, et cela entraîne une diminution des réserves d’énergie. Ces poissons ne peuvent pas survivre aussi longtemps et n’ont pas la même quantité d’énergie à consacrer à la reproduction.

Lorsque la basse robotique imitait le comportement agressif de nage en modèles d’attaque, les niveaux les plus élevés de réponses de stress comportemental et physiologique ont été mesurés parmi les poissons moustiques.

« D’autres études sont nécessaires pour déterminer si ces effets se traduisent par des populations sauvages, mais c’est une démonstration concrète du potentiel de la robotique pour résoudre le problème des poissons moustiques », a déclaré Giovanni Polverino, Forrest Fellow dans le département des sciences biologiques de l’Université de Western Australia et auteur principal de l’article. « Nous avons beaucoup de travail en cours entre nos écoles pour établir de nouveaux outils efficaces pour lutter contre la propagation des espèces invasives. »

Le laboratoire de 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 de reproduction 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 encore un exemple de la façon dont la robotique pénètre dans tous les aspects de la société et de l’environnement. Il n’est pas difficile d’imaginer un avenir où nous aurons des poissons robotiques, dédiés à certaines tâches et contrôlés par l’intelligence artificielle, vivant dans notre environnement avec des espèces vivantes.