ロボットフィッシュが外来種を制御するために作成される

ニューヨーク大学タンドン工学学校のモーリツィオ・ポルフィーリ教授と彼の研究チームは、ニューヨーク大学タンドンとオーストラリア西部大学から、ロボットフィッシュが世界で最も問題のある外来種の一つであるモスキートフィッシュに対してどのように使用できるかを実証しました。外来種の制御は、世界中の国々が扱っている問題であり、湖や川では大きな問題が生じています。これらの環境では、魚や他の種が逃げることができないバリアがあります。この研究室からの新しい開発は、生物計測ロボットと動物の行動に取り組んでおり、大きな問題に対する解決策を提供する可能性があります。

モスキートフィッシュの個体数は、世界中の淡水湖や川で増加しており、在来種の魚や両生類に対して深刻な問題を引き起こしています。モスキートフィッシュを制御する従来の方法は、毒物や罠を使用することですが、多くの場合、無駄または地元の野生生物に有害です。

ポルフィーリ率いる研究チームは、生物にインスパイアされたロボットフィッシュがモスキートフィッシュの行動に与える恐怖関連の変化を引き起こす可能性があるかどうかを調べる実験を実施しました。彼らが結論付けたのは、ロボットフィッシュがモスキートフィッシュの最大の天敵であるラージマウスベースに似ている場合、わずかな量の露出でもストレス反応が生じるということでした。モスキートフィッシュは、特定の行動を避け、エネルギー貯蔵量の喪失によって心理的な変化を経験しました。これらの変化は、魚の繁殖率の低下の可能な理由となりました。

この研究は、ロイヤルソサエティインターフェースジャーナルに掲載されており、「モスキートフィッシュに対する生物にインスパイアされたインタラクティブロボット捕食者の行動と生活史の反応」と題されています。

「私たちの知る限りでは、これはこの外来種に対して恐怖反応を引き起こすためにロボットを使用した最初の研究です」とポルフィーリは述べました。「結果は、ラージマウスベースの泳ぎ方や視覚的な外見を正確に再現したロボットフィッシュが、実験室でのモスキートフィッシュに対して強力で持続的な影響を与えることを示しています。」

実験では、モスキートフィッシュの群れをロボットラージマウスベースに15分間毎週6週間ずつ暴露させました。各セッションでは、ロボットフィッシュが異なる行動を示しました。いくつかの試験では、ロボットフィッシュはリアルタイムのフィードバックを提供し、捕食者のように速い速度で泳ぐことで捕食者の行動を模倣しました。研究者はデータを分析し、ロボットの生物模倣とモスキートフィッシュのストレスレベルの間に関連性を見つけました。モスキートフィッシュが示した恐怖関連の行動には、停止、不明な空間への警戒心の増加、不規則な泳ぎ方が含まれました。

研究者が焦点を当てたもう一つの分野は、ストレス反応の生理学的パラメータでした。彼らは毎週魚を測定して、体重や長さの変化を追跡しました。魚が体重を減らすと、捕食者への反応となり、エネルギー貯蔵量が低下します。これらの魚は長く生存できず、繁殖に費やすエネルギーも減少します。

ロボットベースが攻撃パターンで泳ぐような攻撃的な行動を模倣したとき、モスキートフィッシュの中で最も高いレベルの行動的および生理学的ストレス反応が測定されました。

「野生集団への影響が確認されるまでにはさらに研究が必要ですが、これはロボット工学がモスキートフィッシュの問題を解決する可能性を示す具体的な実証です」と、オーストラリア西部大学生物科学部のジョヴァンニ・ポルベリーノ博士は述べています。彼は論文の第一著者です。「私たちの学校間で外来種の拡散に対抗するための新しい効果的なツールを確立するために、多くの作業が進行中です。」

ポルフィーリが主導するダイナミカルシステム研究所では、生物模倣ロボットを使用して、魚の集団行動や交尾の好み、リーダーシップなどの研究を行っています。この技術のもう一つの利点は、実験に生体を使用する必要性が減ることです。

これらの開発は、ロボット工学が社会や環境のあらゆる側面に進出しているもう一つの例です。将来、特定のタスクに専念し、人工知能によって制御されるロボットフィッシュが、実在の種と共存する環境で生きているという考えは、想像に難くありません。