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 unele dintre cele mai importante unelte pentru supraviețuire. Organele senzoriale, cum ar fi ochii, urechile și nasul, sunt folosite în timp ce caută hrană sau detectează amenințări. Cu toate acestea, poziția și orientarea reală a organelor senzoriale nu sunt intuitive, iar teoriile actuale nu sunt capabile să facă predicții despre poziția și orientarea lor. 

Acest lucru se schimbă acum cu noile dezvoltări care vin de la Northwestern University. O echipă de cercetători a elaborat o nouă teorie care este, de fapt, capabilă 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. 

Parierea Proporțională Constrained de Energie

Teoria nou dezvoltată, denumită pariare proporțională constrânsă de energie, a fost aplicată la patru specii diferite de animale și a implicat trei simțuri diferite, inclusiv viziunea și mirosul. Echipa a demonstrat cum teoria ar putea prezice comportamentul de detectare observat al fiecărui animal.

Această nouă teorie ar putea avea implicații în domeniul roboticii, posibil îmbunătățind performanța robotului 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 din 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 câtă energie să cheltuiască 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. 

Parierea Energiei

Mișcarea costă multă energie pentru animale, și ele cheltuie acea energie în timp ce pariază că locațiile 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 locații, conform cercetătorilor.

„În timp ce majoritatea teoriilor prezic cum se va comporta un animal atunci când știe în mare măsură unde este ceva, a noastră este o predicție 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 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 mai multă energie și timp păstrate 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 samplica diferite locații ale spațiului”, a spus Maclver. „Acesta este un exemplu de modul în care animalele își poziționează constant organele senzoriale pentru a le ajuta să absoarbă informații din mediu. Se dovedește că există multe lucruri care se întâmplă sub suprafață în mișcarea organelor senzoriale, cum ar fi urechile și ochii și nasul.”