Forskere bruker robotfisk for å utforske “atferdsteleportering”

Forskere fra NYU Tandon School of Engineering arbeider med en ny tilnærming kalt “atferdsteleportering”, som kan føre til en dypere forståelse av sosial atferd, interaksjoner mellom invasive og native arter, predator/bytte-forhold, samt bedre menneske/robot-grensesnitt.

Forskergruppen ble ledet av Maurizio Porfiri, Institute Professor ved NYU Tandon. Forskningen ble publisert i Cell Press-tidsskriftet iScience, med tittelen “Atferdsteleportering av individuelle etogrammer til ulevende roboter: Eksperimenter på sosiale interaksjoner i levende zebrafisk”.

Atferdsteleportering

Det nye systemet kalt atferdsteleportering er overføringen av hele inventaret av atferd og handlinger fra en levende organisme til en fjernstyrt robotkopi. For forskernes arbeid ble en levende zebrafisk brukt som basis, noe som tillot dem å uavhengig manipulere og forstå sosiale interaksjoner i sanntid.

Forskerne bygde først en oppsett av to separate akvarier, hver med en fisk og en robotkopi. I hvert akvarium svømte den levende fisken sammen med robotkopien, som repliserte og matchet morfologien og bevegelsesmønsteret til den levende fisken i det andre akvariet.

Forskerne brukte et automatisert sporingsystem for å score bevegelsesmønsteret til den levende fisken, som ble brukt til å kontrollere robotkopien i det andre akvariet gjennom en ekstern manipulator. Takket være dette systemet kunne hele etogrammet til hver fisk overføres mellom akvariene på bare en brøkdel av et sekund.

Dette systemet skapte en interaksjon mellom de to fjernstyrt levende dyrene gjennom bruken av roboter. Med evnen til å uavhengig kontrollere morfologien til robotene, satte teamet ut til å utforske sammenhenger mellom utseende og bevegelser i sosial atferd.

Robotkopien teleporterte fiskens bevegelse med en nøyaktighetsrate på 95% i nesten alle forsøk, med en maksimal tidslag på mindre enn to-tiendedeler av et sekund.

I noen av Porfiris tidligere arbeid kunne han demonstrere roboter som suksessfulle atferdsmodeller for zebrafisk, med skoler av zebrafisk som fulgte deres robotiske motparter.

“Hos mennesker utvikler sosial atferd seg i handlinger, vaner og praksiser som til slutt definerer vårt individuelle liv og vårt samfunn,” sa Simone Macrì fra Centre for Behavioral Sciences and Mental Health, Isituto Superiore di Sanitá, Roma. “Disse avhenger av komplekse prosesser, mediert av individuelle trekk — som skalle, høyde, stemmeleie og påkledning, for eksempel — og atferdsfeedback, vektorer som ofte er vanskelige å isolere. Denne nye tilnærmingen demonstrerer at vi kan isolere påvirkninger på kvaliteten av sosiale interaksjoner og bestemme hvilke visuelle trekk som virkelig teller.”

En av teamets funn kom fra eksperimenter på leder/følger-roller mellom store og små fisk. I eksperimentene svømte en stor fisk sammen med en liten kopi som speilet atferden til en liten fisk i det andre akvariet. Teamet ble overrasket over å finne ut at den mindre fisken ledet interaksjonene snarere enn den større.

Atferdsteleportering Akvarier (Bilde: NYU Tandon School of Engineering)</caption]

Robotiske Zebrafisk-kopier (Bilde: NYU Tandon School of Engineering)

Menneskelig bruk

Dette systemet kan bli brukt for menneskelig interaksjon i fremtiden, og mulighetene er endeløse. En mulighet er lukket-sirkel-teleportering, hvor roboter vil fungere som proxyer for mennesker.

Mart Karakaya, en ph.d.-kandidat i avdelingen for mekanisk og romfartsteknikk ved NYU Tandon, detaljerte en av de mest spennende mulighetene til systemet.

“Et eksempel ville være kolonier på Mars, hvor eksperter fra Jorden kunne bruke humanoide roboter som en utvidelse av seg selv for å interagere med miljøet og menneskene der,” sa han. “Dette ville gi en enklere og mer nøyaktig medisinsk undersøkelse, forbedre menneskelig kontakt og redusere isolasjon. Detaljerte studier om de atferdsmessige og psykologiske effektene av disse proxyene må fullføres for å bedre forstå hvordan disse teknikkene kan implementeres i daglig liv.”

Forskningen ble støttet av National Science Foundation, National Institute on Drug Abuse og Office of Behavioral and Social Sciences Research.