ロボットフィッシュを用いた「行動テレポーテーション」の研究

ニューヨーク大学タンドン工学学校の研究者たちは、新しいアプローチ「行動テレポーテーション」を開発しており、これは社会的行動、侵入種と在来種の間の相互作用、捕食者/被食者関係、そして人間とロボットのインターフェースの理解を深めることができる。

研究チームは、ニューヨーク大学タンドン工学学校のマウリツィオ・ポルフィリ教授が率いていた。この研究は、Cell PressのiScience誌に掲載され、タイトルは「Behavioral Teleporting of Individual Ethograms onto Inanimate Robots: Experiments on Social Interactions in Live Zebrafish」である。

行動テレポーテーション

新しいシステム「行動テレポーテーション」は、生体の完全な行動と動作を遠隔地にあるロボットのレプリカに転送するものである。研究者たちは、生体ゼブラフィッシュを基にし、社会的相互作用をリアルタイムで操作して理解することができた。

研究者たちは、2つの水槽を設置し、それぞれに1匹の魚と1つのロボットのレプリカを入れた。各水槽の中で、生体魚はロボットのレプリカと泳ぎ、ロボットのレプリカは他の水槽の中の生体魚の形態と運動パターンを模倣していた。

研究者たちは、自動追跡システムを使用して生体魚の運動パターンを評価し、外部操作装置を介して他の水槽の中のロボットのレプリカを制御した。 このシステムにより、各魚の完全なエトグラムが水槽間でほんの数秒で転送されることができた。

このシステムは、遠隔地にある2匹の生体動物間の相互作用をロボットを使用して作成した。ロボットの形態を独立して制御できるため、研究者たちは社会的行動における外見と運動の関係を探ることができた。

レプリカは、ほとんどの試験で95%の精度で魚の運動を転送し、最大の時間遅延は2分の1秒未満であった。

ポルフィリの以前の研究では、ゼブラフィッシュの行動モデルとしてロボットを使用し、ゼブラフィッシュの群れがロボットの後を追ったことが示されている。

「人間では、社会的行動は行動、習慣、実践として展開し、最終的に私たちの個人の生活と社会を定義する」と、ローマのイストゥィトゥート・スーペリオーレ・ディ・サニターのシモーネ・マクリーは述べた。「これらは、個人の特性、つまり、禿頭、身長、声のトーン、服装などによって媒介される複雑なプロセスであり、行動的フィードバックによって影響を受けるベクトルである。これらの要因は、社会的相互作用の質を分離し、どの視覚的特徴が本当に重要かを決定することができることを示している。」

研究チームの1つの発見は、大きな魚と小さな魚のリーダー/フォロワー役割の実験から得られた。実験では、大きな魚は小さなレプリカと泳ぎ、小さなレプリカは他の水槽の中の小さな魚の行動を模倣していた。研究者たちは、小さな魚が大きな魚よりも相互作用をリードしていたことを発見し、驚いた。

行動テレポーテーション水槽（画像：ニューヨーク大学タンドン工学学校）

ロボットゼブラフィッシュのレプリカ（画像：ニューヨーク大学タンドン工学学校）

人間の利用

このシステムは、将来人間の相互作用に使用でき、可能性は無限大である。1つの可能性は、閉ループテレポーテーションであり、ロボットが人間の代理として機能する。

ニューヨーク大学タンドン工学学校の機械・航空宇宙工学科の博士課程のマート・カラカヤは、このシステムの1つの興奮する可能性について説明した。

「例えば、火星の植民地では、地球の専門家が人間型ロボットを使用して環境や人々と相互作用することができる。これにより、医療検査が容易になり、人間の接触が改善され、孤立が減少する。」と彼は述べた。「これらのプロキシの行動的および心理的影響についての詳細な研究が行われる必要がある。」

この研究は、国家科学財団、国家薬物乱用研究所、行動・社会科学研究局の支援を受けた。