Ryby robotyczne stworzone do kontroli inwazyjnych gatunków

NYU Tandon School of Engineering Profesor Maurizio Porfiri i jego zespół badaczy z NYU Tandon i University of Western Australia udowodnili, że ryby robotyczne mogą być używane do walki z jednym z najbardziej problematycznych inwazyjnych gatunków na świecie, moskitofish. Kontrola inwazyjnych gatunków jest problemem, z którym kraje na całym świecie muszą się zmagać, a niektóre z największych problemów pojawiają się w jeziorach i rzekach. To właśnie w tych środowiskach ryby i inne gatunki mają bariery, które uniemożliwiają im ucieczkę przed drapieżnikami. Te nowe rozwiązania, pochodzące z laboratorium zajmującego się biometrycznymi robotami i zachowaniem zwierząt, mogą dostarczyć rozwiązań dużych problemów wszędzie.

Liczba moskitofish gwałtownie wzrosła w słodkich jeziorach i rzekach na całym świecie, powodując poważne problemy dla rodzimych gatunków ryb i płazów. Tradycyjny sposób kontroli moskitofish polega na użyciu trucizn lub pułapek, co często okazuje się nieskuteczne lub szkodliwe dla lokalnej fauny.

Zespół badaczy kierowany przez Porfiriego przeprowadził eksperymenty, aby sprawdzić, czy możliwe jest, aby biologicznie zainspirowana ryba robotyczna spowodowała zmiany w zachowaniu moskitofish. Co ustalono, to fakt, że nawet krótkie narażenie na robotycznego bassa, największego drapieżnika moskitofish, powodowało stresowe reakcje. Następnie unikali pewnych zachowań i przechodzili zmiany psychiczne spowodowane utratą rezerw energii. Te zmiany były potencjalną przyczyną redukcji tempa rozrodu wśród ryb.

Artykuł został opublikowany w Journal of the Royal Society Interface. Jego tytuł to “Behavioral and Life-History Responses of Mosquitofish to Biologically Inspired and Interactive Robotic Predators.”

“Nasza wiedza wskazuje, że jest to pierwsze badanie, w którym użyto robotów do wywołania reakcji strachu u tego inwazyjnego gatunku”, powiedział Porfiri. “Wyniki pokazują, że ryba robotyczna, która ściśle naśladuje wzory pływania i wygląd bassa, ma silny, trwały wpływ na moskitofish w warunkach laboratoryjnych.”

Eksperymenty obejmowały narażenie grup moskitofish na robotycznego bassa przez okres 15 minut, raz w tygodniu, przez sześć kolejnych tygodni. Każda sesja obejmowała inne zachowanie wykazywane przez robotycznego bassa. W niektórych próbach ryba robotyczna była zaprogramowana tak, aby zapewnić natychmiastową informację zwrotną i naśladowała zachowanie drapieżnika, pływając z większą prędkością. Następnie badacze analizowali dane i znaleźli związki między stopniem biomimikrii robota a poziomem stresu u żywych moskitofish. Niektóre z reakcji strachu, które moskitofish wykazywały, obejmowały zatrzymanie się na miejscu, zwiększone podejrzenie nieznanych i niezbadanych przestrzeni oraz chaotyczne wzory pływania.

Inną dziedziną, na którą badacze się skoncentrowali, były parametry fizjologiczne reakcji stresowej. Mierzyli ryby co tydzień, aby śledzić wszelkie zmiany wagi lub długości. Gdy ryba traci na wadze, może to być reakcja na drapieżniki, co powoduje obniżenie rezerw energii. Te ryby nie są w stanie przetrwać tak długo i nie mają takiej samej ilości energii do poświęcenia na rozmnażanie.

Gdy robotyczny bass naśladował agresywne zachowanie, pływając w atakujących wzorach, najwyższe poziomy reakcji stresu behawioralnego i fizjologicznego zostały zmierzone u moskitofish.

“Potrzebne są dalsze badania, aby określić, czy te efekty przekładają się na populacje dzikie, ale to jest konkretny dowód potencjału robotyki w rozwiązaniu problemu moskitofish”, powiedział Giovanni Polverino, Forrest Fellow w Wydziale Nauk Biologicznych na University of Western Australia i główny autor artykułu. “Mamy wiele pracy do wykonania między naszymi szkołami, aby utworzyć nowe, skuteczne narzędzia do walki z rozprzestrzenianiem się inwazyjnych gatunków.”

Laboratorium Dynamical Systems, kierowane przez Porfiriego, często używa biomimetycznych robotów z żywymi rybami do badania zbiorowego zachowania zwierząt. Zachowania te obejmują preferencje godowe i przywództwo. Inną korzyścią tej technologii jest to, że redukuje potrzebę używania żywych zwierząt w eksperymentach.

Te rozwiązania są kolejnym przykładem wprowadzania robotyki do każdego aspektu społeczeństwa i środowiska. Nie jest trudno wyobrazić sobie przyszłość, w której będziemy mieli ryby robotyczne, poświęcone określonym zadaniom i sterowane przez sztuczną inteligencję, żyjące w naszym środowisku z żywymi gatunkami.