Onderzoekers gebruiken robotvis om “gedrags teleportatie” te onderzoeken

Onderzoekers van de NYU Tandon School of Engineering werken aan een nieuwe aanpak genaamd “gedrags teleportatie”, die kan leiden tot een dieper begrip van sociaal gedrag, interacties tussen invasieve en inheemse soorten, prooi-dierrelaties, evenals betere mens-robotinterfaces.

Het team van onderzoekers werd geleid door Maurizio Porfiri, Institute Professor aan NYU Tandon. Het onderzoek werd gepubliceerd in het Cell Press-tijdschrift iScience, getiteld “Gedrags teleportatie van individuele ethogrammen naar onbezielde robots: Experimenten op sociale interacties in levende zebrafish.”

Gedrags Teleportatie

Het nieuwe systeem genaamd gedrags teleportatie is de overdracht van de complete inventaris van gedragingen en acties van een levend organisme naar een op afstand geplaatste robotische replica. Voor het onderzoek van de onderzoekers was een levende zebrafish de basis, waardoor ze onafhankelijk sociale interacties in real-time konden manipuleren en begrijpen.

Het team bouwde eerst een opstelling van twee afzonderlijke aquatische tanks, elk met een vis en een robotische replica. Binnen elke tank zwom de levende vis met de robotische replica, die de morfologie en locomotiepatronen van de levende vis in de andere tank repliceerde en volgde.

De onderzoekers gebruikten een geautomatiseerd tracksysteem om de locomotiepatronen van de levende vis te scoren, die werden gebruikt om de robotische replica in de andere tank via een externe manipulator te controleren. Door dit systeem kon het complete ethogram van elke vis in minder dan een seconde worden overgedragen tussen tanks.

Dit systeem creëerde een interactie tussen de twee op afstand geplaatste levende dieren door middel van robotica. Met de mogelijkheid om onafhankelijk de morfologie van de robots te controleren, wilden de teams verbindingen tussen uiterlijk en bewegingen in sociaal gedrag onderzoeken.

De replica teleporteerde de visbeweging met een nauwkeurigheid van 95% in bijna alle proeven, met een maximale vertraging van minder dan twee tiende seconden.

In eerder werk van Porfiri kon hij aantonen dat robots succesvolle gedragsmodellen voor zebrafish zijn, met scholen van zebrafish die hun robotische tegenhangers volgen.

“Bij mensen ontwikkelt sociaal gedrag zich in acties, gewoonten en praktijken die uiteindelijk ons individuele leven en onze samenleving definiëren,” zei Simone Macrì van het Centre for Behavioral Sciences and Mental Health, Isituto Superiore di Sanitá, Rome. “Deze zijn afhankelijk van complexe processen, bemiddeld door individuele kenmerken – kaalheid, lengte, stemhoogte en kleding, bijvoorbeeld – en gedragsfeedback, vectoren die vaak moeilijk te isoleren zijn. Deze nieuwe aanpak toont aan dat we invloeden op de kwaliteit van sociale interactie kunnen isoleren en bepalen welke visuele kenmerken echt belangrijk zijn.”

Een van de bevindingen van het team kwam uit experimenten over leider/volger-rollen tussen grote en kleine vissen. In de experimenten zwom een grote vis met een kleine replica die het gedrag van een kleine vis in de andere tank imiteerde. Het team was verrast om te ontdekken dat de kleinere vis de interacties leidde in plaats van de grotere.

Gedrags Teleportatie Aquatische Tanks (Afbeelding: NYU Tandon School of Engineering)

Robotische Zebrafish Replicas (Afbeelding: NYU Tandon School of Engineering)

Menselijke Toepassingen

Dit systeem kan in de toekomst voor menselijke interacties worden gebruikt, en de mogelijkheden zijn eindeloos. Een van de mogelijkheden is gesloten-lus teleportatie, waarbij robots als proxies van mensen zouden fungeren.

Mart Karakaya, een PhD-kandidaat in de afdeling Mechanische en Ruimtevaarttechniek aan NYU Tandon, beschreef een van de meest spannende mogelijkheden van het systeem.

“Een voorbeeld zou de kolonies op Mars zijn, waar experts vanaf de Aarde humanoid robots zouden kunnen gebruiken als een verlengstuk van zichzelf om met de omgeving en mensen daar te interacteren,” zei hij. “Dit zou een gemakkelijkere en nauwkeurigere medische inspectie mogelijk maken, menselijk contact verbeteren en isolatie verminderen. Gedetailleerde studies over de gedrags- en psychologische effecten van deze proxies moeten worden uitgevoerd om beter te begrijpen hoe deze technieken in het dagelijks leven kunnen worden toegepast.”

Het onderzoek werd ondersteund door de National Science Foundation, de National Institute on Drug Abuse en de Office of Behavioral and Social Sciences Research.