Pesci Robotici Creati per Controllare le Specie Invasive

NYU Tandon School of Engineering Il professore Maurizio Porfiri e il suo team di ricercatori dell’NYU Tandon e dell’Università della Western Australia hanno dimostrato come i pesci robotici possano essere utilizzati per combattere una delle specie invasive più problematiche del mondo, il pesce moschito. Il controllo delle specie invasive è un problema che i paesi di tutto il mondo affrontano, e alcuni dei più grandi problemi sorgono nei laghi e nei fiumi. È in questi ambienti che i pesci e altre specie hanno barriere che impediscono loro di sfuggire ai predatori. Questi nuovi sviluppi, dal laboratorio che si occupa di robotica biometrica e comportamento animale, possono fornire soluzioni a grandi problemi ovunque.

La popolazione di pesci moschito è aumentata notevolmente nei laghi e nei fiumi di acqua dolce di tutto il mondo, e causano gravi problemi per le specie di pesci e anfibi native. Il metodo tradizionale per controllare i pesci moschito è attraverso l’uso di sostanze tossiche o trappole, e spesso non è efficace o dannoso per la fauna locale.

Il team di ricercatori guidato da Porfiri ha condotto esperimenti per vedere se fosse possibile che un pesce robotico biologicamente ispirato potesse causare cambiamenti nel comportamento dei pesci moschito legati alla paura. Quello che hanno concluso è che anche una piccola esposizione a un pesce robotico persico, il principale predatore dei pesci moschito, ha causato risposte di stress. I pesci hanno quindi evitato certi comportamenti e subito cambiamenti psicologici causati dalla perdita di riserve di energia. Questi cambiamenti sono stati poi la possibile ragione di una riduzione dei tassi di riproduzione tra i pesci.

L’articolo è stato pubblicato sulla rivista Royal Society Interface. Si intitola “Risposte comportamentali e di storia della vita dei pesci moschito a predatori robotici biologicamente ispirati e interattivi.”

“Per quanto ne sappiamo, questo è il primo studio che utilizza robot per evocare risposte di paura in questa specie invasiva”, ha detto Porfiri. “I risultati mostrano che un pesce robotico che replica da vicino i modelli di nuoto e l’aspetto visivo del persico ha un impatto potente e duraturo sui pesci moschito in un ambiente di laboratorio.”

Gli esperimenti hanno coinvolto l’esposizione di gruppi di pesci moschito a un pesce robotico persico per un periodo di 15 minuti. Ciò è accaduto una volta a settimana per un totale di sei settimane consecutive. Ogni sessione ha coinvolto un comportamento diverso esibito dal pesce robotico. In alcuni dei trial, il pesce robotico era programmato per fornire feedback in tempo reale e mimava il comportamento predatorio nuotando a una velocità più rapida. I ricercatori hanno quindi analizzato i dati e hanno trovato collegamenti tra il grado di biomimetismo nel robot e i livelli di stress dei pesci moschito vivi. Alcuni dei comportamenti legati alla paura che i pesci moschito hanno esibito includevano l’arresto sul posto, un aumento del livello di sospetto per spazi non familiari e non esplorati, e modelli di nuoto erratici.

Un’altra area su cui i ricercatori si sono concentrati è stata quella dei parametri fisiologici della risposta allo stress. Hanno misurato i pesci ogni settimana per tracciare eventuali cambiamenti di peso o lunghezza. Quando un pesce perde peso, può essere una risposta ai predatori, e ciò causa riserve di energia più basse. Questi pesci non sono in grado di sopravvivere a lungo e non hanno la stessa quantità di energia da dedicare alla riproduzione.

Ogni volta che il pesce robotico persico mimava il comportamento aggressivo di nuotare in modelli di attacco, i più alti livelli di risposte di stress comportamentali e fisiologici sono stati misurati tra i pesci moschito.

“Ulteriori studi sono necessari per determinare se questi effetti si traducono in popolazioni selvatiche, ma questo è una dimostrazione concreta del potenziale della robotica per risolvere il problema dei pesci moschito”, ha detto Giovanni Polverino, Forrest Fellow nel Dipartimento di Scienze Biologiche dell’Università della Western Australia e autore principale dell’articolo. “Abbiamo molto lavoro in corso tra le nostre scuole per stabilire nuovi strumenti efficaci per combattere la diffusione delle specie invasive.”

Il Laboratorio di Sistemi Dinamici, diretto da Porfiri, utilizza spesso robot biometrici con pesci vivi per studiare il comportamento collettivo degli animali. Questi comportamenti includono le preferenze di accoppiamento e la leadership. Un altro vantaggio di questa tecnologia è che riduce la necessità di utilizzare animali vivi per gli esperimenti.

Questi sviluppi sono un altro esempio di come la robotica stia facendo il suo ingresso in ogni aspetto della società e dell’ambiente. Non è difficile pensare a un punto in cui avremo pesci robotici, dedicati a compiti specifici e gestiti da intelligenza artificiale, che vivono nel nostro ambiente con specie viventi.