Peixes Robóticos Criados para Controlar Espécies Invasoras

NYU Tandon School of Engineering O professor Maurizio Porfiri e sua equipe de pesquisadores da NYU Tandon e da Universidade da Austrália Ocidental demonstraram como peixes robóticos podem ser usados para lutar contra uma das espécies invasoras mais problemáticas do mundo, o peixe-mosquito. O controle de espécies invasoras é um problema que os países de todo o mundo enfrentam, e alguns dos maiores problemas surgem em lagos e rios. É nesses ambientes que os peixes e outras espécies têm barreiras que os impedem de escapar de predadores. Esses novos desenvolvimentos, do laboratório que lida com robôs biométricos e comportamento animal, podem fornecer soluções para grandes problemas em todos os lugares.

A população de peixes-mosquito aumentou drasticamente em lagos e rios de água doce em todo o mundo, e eles causam sérios problemas para as espécies de peixes e anfíbios nativos. A forma tradicional de controlar os peixes-mosquito é por meio de toxinas ou armadilhas, e muitas vezes é infrutífera ou prejudicial à vida selvagem local.

A equipe de pesquisadores liderada por Porfiri realizou experimentos para ver se era possível que um peixe robótico biologicamente inspirado causasse mudanças relacionadas ao medo no comportamento do peixe-mosquito. O que eles concluíram foi que mesmo uma pequena exposição a um robô de robalo, o maior predador do peixe-mosquito, causou respostas de estresse. Eles então evitaram certos comportamentos e sofreram mudanças psicológicas causadas pela perda de reservas de energia. Essas mudanças foram então a possível razão para uma redução nas taxas de reprodução entre os peixes.

O artigo foi publicado na Revista da Royal Society Interface. Ele é intitulado “Respostas Comportamentais e de História de Vida de Peixes-Mosquito a Predadores Robóticos Biologicamente Inspirados e Interativos.”

“Até onde sabemos, este é o primeiro estudo que usa robôs para evocar respostas de medo nessa espécie invasora”, disse Porfiri. “Os resultados mostram que um peixe robótico que replica de perto os padrões de natação e a aparência visual do robalo tem um impacto poderoso e duradouro nos peixes-mosquito em um ambiente de laboratório.”

Os experimentos envolveram a exposição de grupos de peixes-mosquito a um robô de robalo por um período de 15 minutos. Isso aconteceu uma vez por semana durante um total de seis semanas consecutivas. Cada sessão envolvia um comportamento diferente exibido pelo robô de robalo. Em alguns dos testes, o peixe robótico foi programado para fornecer feedback em tempo real e imitar o comportamento predador nadando a uma velocidade mais rápida. Os pesquisadores então analisaram os dados e encontraram links entre o grau de biomimetismo no robô e os níveis de estresse dos peixes-mosquito vivos. Alguns dos comportamentos relacionados ao medo que os peixes-mosquito exibiram incluíam parar no lugar, um aumento no nível de suspeita para espaços desconhecidos e não explorados, e padrões de natação erráticos.

Outra área em que os pesquisadores se concentraram foi os parâmetros fisiológicos da resposta ao estresse. Eles mediram os peixes a cada semana para acompanhar quaisquer mudanças no peso ou comprimento. Quando um peixe diminui de peso, pode ser uma resposta a predadores, e causa reservas de energia mais baixas. Esses peixes não conseguem sobreviver por tanto tempo e não têm a mesma quantidade de energia para dedicar à reprodução.

Sempre que o robô de robalo imitava o comportamento agressivo de nadar em padrões de ataque, os maiores níveis de respostas de estresse comportamentais e fisiológicos foram medidos entre os peixes-mosquito.

“Estudos adicionais são necessários para determinar se esses efeitos se traduzem em populações selvagens, mas isso é uma demonstração concreta do potencial da robótica para resolver o problema do peixe-mosquito”, disse Giovanni Polverino, bolsista Forrest no Departamento de Ciências Biológicas da Universidade da Austrália Ocidental e autor principal do artigo. “Temos muito mais trabalho em andamento entre nossas escolas para estabelecer novas ferramentas eficazes para combater a propagação de espécies invasoras.”

O Laboratório de Sistemas Dinâmicos, liderado por Porfiri, muitas vezes usa robôs biomiméticos com peixes vivos para estudar o comportamento animal coletivo. Esses comportamentos incluem preferências de acasalamento e liderança. Outro benefício dessa tecnologia é que reduz a necessidade de usar animais vivos para experimentos.

Esses desenvolvimentos são mais um exemplo de como a robótica está se tornando parte de todos os aspectos da sociedade e do meio ambiente. Não é difícil imaginar um ponto no futuro em que teremos peixes robóticos, dedicados a certas tarefas e controlados por inteligência artificial, vivendo em nosso ambiente com espécies vivas.