Роботизированная рыба создана для борьбы с инвазивными видами

Инженерная школа Нью-Йоркского университета в Тандоне Профессор Маурицио Порфири и его группа исследователей из Нью-Йоркского университета Тандон и Университет Западной Австралии продемонстрировали, как рыб-роботов можно использовать для борьбы с одним из самых проблематичных инвазивных видов в мире — рыбой-москитом. Борьба с инвазивными видами — это проблема, с которой сталкиваются страны во всем мире, и некоторые из самых серьезных проблем возникают в озерах и реках. Именно в этих средах у рыб и других видов есть барьеры, не позволяющие им убежать от хищников. Эти новые разработки лаборатории, занимающейся биометрическими роботами и поведением животных, могут обеспечить решение больших проблем во всем мире. 

Популяция рыб-москитов резко возросла в пресноводных озерах и реках по всему миру, и они создают серьезные проблемы для местных видов рыб и земноводных. Традиционный способ борьбы с рыбой-москитом - это использование ядовитых веществ или отлов, и во многих случаях он оказывается безуспешным или вредным для местной дикой природы. 

Группа исследователей во главе с Порфири провела эксперименты, чтобы выяснить, может ли биологически вдохновленная роботизированная рыба вызывать связанные со страхом изменения в поведении рыбы-комара. Они пришли к выводу, что даже небольшое воздействие роботизированного большеротого окуня, крупнейшего хищника рыбы-москита, вызывало стрессовые реакции. Затем они избегали определенного поведения и претерпевали психологические изменения, вызванные потерей запасов энергии. Эти изменения и послужили возможной причиной снижения темпов размножения рыб. 

Статья была опубликована в Журнале Интерфейс Королевского общества. Он называется «Поведенческие и жизненные реакции рыб-москитов на биологически вдохновленных и интерактивных роботов-хищников". 

«Насколько нам известно, это первое исследование с использованием роботов, чтобы вызвать реакцию страха у этого инвазивного вида», — сказал Порфири. «Результаты показывают, что роботизированная рыба, которая точно повторяет модели плавания и внешний вид большеротого окуня, оказывает сильное и продолжительное воздействие на рыбу-москита в лабораторных условиях».

Эксперименты включали воздействие на группы рыб-москитов роботизированного большеротого окуня в течение 15 минут. Это происходило каждую неделю в общей сложности шесть недель подряд. Каждый сеанс включал в себя различное поведение робота-баса. В некоторых испытаниях роботизированная рыба была запрограммирована таким образом, чтобы обеспечивать обратную связь в реальном времени и имитировать поведение хищника, плавая с большей скоростью. Затем исследователи проанализировали данные и обнаружили связь между степенью биомимикрии у робота и уровнем стресса у живых рыб-москитов. Некоторые из связанных со страхом поведений, которые демонстрировали рыбы-москиты, включали остановку на месте, повышенный уровень подозрительности к незнакомым и неизведанным местам и неустойчивые модели плавания. 

Еще одной областью, на которой сосредоточились исследователи, были физиологические параметры реакции на стресс. Они измеряли рыбу каждую неделю, чтобы отслеживать любые изменения в весе или длине. Когда рыба теряет вес, это может быть реакцией на хищников, что приводит к снижению запасов энергии. Эти рыбы не могут выжить так долго и не имеют такого же количества энергии, чтобы посвятить себя размножению. 

Всякий раз, когда роботизированный окунь имитировал агрессивное поведение плавания в схемах нападения, самые высокие уровни поведенческих и физиологических стрессовых реакций были измерены среди рыб-москитов. 

«Необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить, распространяются ли эти эффекты на дикие популяции, но это конкретная демонстрация потенциала робототехники для решения проблемы рыбы-комара», — сказал Джованни Полверино, научный сотрудник отдела биологических наук Университета Нью-Йорка. Западная Австралия и ведущий автор статьи. «У нас есть еще много работы между нашими школами по созданию новых эффективных инструментов для борьбы с распространением инвазивных видов».

Лаборатория динамических систем, которой руководит Порфири, часто использует биомиметических роботов с живой рыбой для изучения коллективного поведения животных. Это поведение включает предпочтения в спаривании и лидерство. Еще одним преимуществом этой технологии является то, что она снижает потребность в использовании живых животных для экспериментов. 

Эти разработки являются еще одним примером того, как робототехника проникает во все аспекты жизни общества и окружающей среды. Нетрудно представить себе момент, когда у нас будут роботы-рыбы, предназначенные для определенных задач и управляемые искусственным интеллектом, живущие в нашей среде с живыми видами.