Pesce robotico creato per controllare le specie invasive

Scuola di ingegneria Tandon della NYU Il professor Maurizio Porfiri e il suo team di ricercatori della NYU Tandon e del Università dell'Australia occidentale hanno dimostrato come i pesci robotici possono essere utilizzati per combattere una delle specie invasive più problematiche al mondo, il pesce zanzara. Il controllo delle specie invasive è un problema che i paesi di tutto il mondo affrontano e alcuni dei maggiori 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 robot biometrici e comportamento animale, possono fornire soluzioni a grandi problemi ovunque. 

La popolazione di zanzara è aumentata vertiginosamente nei laghi e nei fiumi d'acqua dolce di tutto il mondo e causa seri problemi ai pesci nativi e alle specie di anfibi. Il modo tradizionale di controllare la zanzara è attraverso sostanze tossiche o intrappolamento, e molte volte è infruttuoso o dannoso per la fauna locale. 

Il team di ricercatori guidato da Porfiri ha condotto esperimenti per vedere se fosse possibile per un pesce robotico di ispirazione biologica causare cambiamenti legati alla paura nel comportamento del pesce zanzara. Ciò che hanno concluso è che anche una piccola quantità di esposizione al persico trota robotico, il più grande predatore del pesce zanzara, ha causato risposte allo stress. Hanno quindi evitato determinati comportamenti e hanno subito cambiamenti psicologici causati dalla perdita di riserve energetiche. Questi cambiamenti sono stati quindi la possibile ragione di una riduzione dei tassi di riproduzione tra i pesci. 

Il documento è stato pubblicato sul Journal of the Interfaccia della Royal Society. Si intitola “Risposte comportamentali e biologiche di Mosquitofish 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 riproduce da vicino i modelli di nuoto e l'aspetto visivo del persico trota ha un impatto potente e duraturo sui pesci zanzara nell'ambiente di laboratorio".

Gli esperimenti hanno comportato l'esposizione di gruppi di pesci zanzara a un persico trota robotico per un periodo di 15 minuti. Questo è successo a settimana per un totale di sei settimane consecutive. Ogni sessione prevedeva un comportamento diverso esibito dal basso robotico. In alcune delle prove, il pesce robotico è stato programmato in modo da fornire un feedback in tempo reale e ha imitato il comportamento predatorio nuotando a una velocità maggiore. I ricercatori hanno quindi analizzato i dati e trovato collegamenti tra il grado di biomimetismo nel robot e i livelli di stress del pesce zanzara vivo. Alcuni dei comportamenti legati alla paura mostrati dal pesce zanzara includevano l'arresto sul posto, un maggiore livello di sospetto per spazi sconosciuti e inesplorati e schemi di nuoto irregolari. 

Un'altra area su cui i ricercatori si sono concentrati sono stati i parametri fisiologici della risposta allo stress. Hanno misurato il pesce ogni settimana per tenere traccia di eventuali variazioni di peso o lunghezza. Quando un pesce diminuisce di peso, può essere una risposta ai predatori e provoca minori riserve energetiche. 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 la spigola robotica imitava il comportamento aggressivo del nuoto nei modelli di attacco, i livelli più alti di risposte comportamentali e fisiologiche allo stress sono stati misurati tra i pesci zanzara. 

"Sono necessari ulteriori studi per determinare se questi effetti si traducono in popolazioni selvatiche, ma questa è una dimostrazione concreta del potenziale di una robotica per risolvere il problema del mosquitofish", ha affermato Giovanni Polverino, Forrest Fellow presso il Dipartimento di Scienze Biologiche dell'Università di Western Australia e l'autore principale del documento. "Abbiamo molto più lavoro in corso tra le nostre scuole per stabilire strumenti nuovi ed efficaci per combattere la diffusione di specie invasive".

Il Dynamical Systems Laboratory, gestito da Porfiri, utilizza spesso robot biomimetici 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 ancora un altro esempio di robotica che si fa strada in ogni aspetto della società e dell'ambiente. Non è difficile pensare al punto in cui avremo pesci robotici, dediti a determinati compiti e gestiti dall'intelligenza artificiale, che vivono nel nostro ambiente con specie vive.