Cercetătorii Dezvoltă o Nouă Teorie cu Privire la Simțurile Animalelor, care Ar Putea Fi Utilizată în Robotică

Toate animalele, de la insecte la oameni, se bazează pe simțurile lor ca pe unele dintre cele mai importante unelte pentru supraviețuire. Organele senzoriale, cum ar fi ochii, urechile și nasul, sunt utilizate în timpul căutării hranei sau detectării amenințărilor. Cu toate acestea, poziția și orientarea reală a organelor senzoriale nu sunt intuitive, iar teoriile actuale nu pot face previziuni cu privire la poziția și orientarea lor.

Această situație se schimbă acum cu noile dezvoltări care vin de la Universitatea Northwestern. O echipă de cercetători a elaborat o nouă teorie care poate, într-adevăr, să prevadă mișcarea organelor senzoriale ale unui animal, în special atunci când animalul caută ceva important, cum ar fi hrana.

Cercetarea a fost publicată pe 22 septembrie în revista eLife.

Pariază Proportională cu Constrângerea Energetică

Teoria nou dezvoltată, denumită pariază proportională cu constrângerea energetică, a fost aplicată la patru specii diferite de animale și a implicat trei simțuri diferite, inclusiv viziunea și mirosul. Echipa a demonstrat cum teoria poate prezice comportamentul de detectare observat al fiecărui animal.

Această nouă teorie ar putea avea implicații în domeniul roboticii, posibil îmbunătățind performanța roboților atunci când vine vorba de colectarea de informații. De asemenea, ar putea face o diferență în dezvoltarea vehiculelor autonome, îmbunătățind răspunsul la incertitudine.

Malcolm A. Maclver a condus cercetarea promițătoare. El este, de asemenea, profesor de inginerie biomedicală și mecanică la Școala de Inginerie McCormick a Universității Northwestern, precum și profesor de neurobiologie la Colegiul de Arte și Științe Weinberg.

„Animalele își câștigă existența prin mișcare”, a spus Maclver. „Pentru a găsi hrană și parteneri și pentru a identifica amenințări, ele trebuie să se miște. Teoria noastră oferă perspective asupra modului în care animalele pariază pe cantitatea de energie pe care o cheltuiesc pentru a obține informațiile utile de care au nevoie.”

Noua teorie aruncă lumină asupra diferitelor mișcări ale organelor senzoriale, iar algoritmul generat a simulat mișcările organelor senzoriale. Mișcările generate au fost de acord cu mișcările reale ale organelor senzoriale de la pești, mamifere și insecte.

Chen Chen este student doctorand în laboratorul lui Maclver și autorul principal, în timp ce Todd D. Murphey, profesor de inginerie mecanică la McCormick, este coautor.

Pariază Energetică

Mișcarea costă multă energie pentru animale, și ele cheltuiesc această energie pariază pe faptul că locurile în care se deplasează vor fi informative. Cantitatea de energie derivată din hrană pe care sunt dispuși să o cheltuiască este proporțională cu valoarea așteptată a acelor locuri, conform cercetătorilor.

„În timp ce majoritatea teoriilor prevăd cum se va comporta un animal atunci când already știe unde este ceva, a noastră este o previziune pentru când animalul știe foarte puțin – o situație în viață și critică pentru supraviețuire”, spune Murphey.

Cercetarea s-a concentrat pe peștele electric gymnotid din America de Sud, și experimentele au fost efectuate în laboratorul lui Maclver. Cu toate acestea, nu a fost toată o dată nouă, deoarece echipa a utilizat seturi de date publicate anterior despre molia orb americană de est, gândacul american de cockroach și molia hawkmoth.

Cele trei simțuri care au fost concentrate includ electrosimțul cu peștele electric, viziunea cu molia și mirosul cu molia și gândacul.

Teoria nou dezvoltată conduce la o conservare mai mare a energiei și a timpului atunci când se deplasează pentru a colecta informații. În același timp, există suficiente informații pentru a ghida urmărirea și alte comportamente exploratorii comune printre animale.

„Când privești urechile unei pisici, vei vedea adesea că se învârt pentru a proba diferite locuri din spațiu”, a spus Maclver. „Acesta este un exemplu de modul în care animalele sunt în mod constant poziționate pentru a-și ajuta organele senzoriale să absoarbă informații din mediu. Se pare că există multe lucruri care se întâmplă sub suprafață în mișcarea organelor senzoriale, cum ar fi urechile, ochii și nasul.”