Роботизированные Рыбы Созданы для Борьбы с Инвазивными Видами

Школа Инженерии NYU Tandon Профессор Маурицио Порфири и его команда исследователей из NYU Tandon и Университета Западной Австралии продемонстрировали, как роботизированные рыбы могут быть использованы для борьбы с одним из самых проблемных инвазивных видов в мире, москитофишем. Контроль инвазивных видов является проблемой, с которой сталкиваются страны всего мира, и некоторые из самых больших проблем возникают в озерах и реках. Именно в этих средах обитания рыбы и другие виды имеют барьеры, препятствующие их побегу от хищников. Эти новые разработки, из лаборатории, занимающейся биометрическими роботами и поведением животных, могут предоставить решения больших проблем повсюду.

Популяция москитофишей резко увеличилась во всех пресноводных озерах и реках мира, и они вызывают серьезные проблемы для местных рыб и амфибий. Традиционный способ контроля москитофишей – через токсичные вещества или ловушки, и он часто бывает неудачным или вредным для местной дикой природы.

Команда исследователей под руководством Порфири провела эксперименты, чтобы узнать, возможно ли, чтобы биологически вдохновленный роботизированный рыб вызвал изменения в поведении москитофишей, связанные со страхом. То, что они заключили, было то, что даже небольшое количество воздействия роботизированного большеротого окуня, самого большого хищника москитофишей, вызвало стрессовые реакции. Они затем избегали определенных поведений и претерпевали психологические изменения, вызванные потерей энергетических запасов. Эти изменения были затем возможной причиной снижения репродуктивных показателей среди рыб.

Статья была опубликована в Журнале Ройял Сосайети Интерфейс. Она озаглавлена «Поведенческие и жизненные реакции москитофишей на биологически вдохновленные и интерактивные роботизированные хищники».

“Насколько нам известно, это первое исследование, в котором используются роботы для вызывания реакций страха у этого инвазивного вида”, – сказал Порфири. “Результаты показывают, что роботизированная рыба, которая тесно воспроизводит плавательные закономерности и внешний вид большеротого окуня, имеет мощное, долгосрочное влияние на москитофишей в лабораторной среде”.

Эксперименты включали в себя воздействие групп москитофишей на роботизированного большеротого окуня в течение 15 минут. Это происходило один раз в неделю в течение шести последовательных недель. Каждая сессия включала в себя разное поведение, проявляемое роботизированным басом. В некоторых испытаниях роботизированная рыба была запрограммирована так, чтобы она предоставляла реальное обратное связывание, и она имитировала хищническое поведение, плавая с более высокой скоростью. Исследователи затем проанализировали данные и обнаружили связи между степенью биомимикрии в роботе и уровнем стресса у живых москитофишей. Некоторые из страховых поведений, которые проявляли москитофиш, включали остановку на месте, повышенную степень подозрительности к незнакомым и неисследованным пространствам, и хаотичные плавательные закономерности.

Другой областью, на которую исследователи сосредоточились, были физиологические параметры реакции на стресс. Они измеряли рыбу каждую неделю, чтобы отслеживать любые изменения в весе или длине. Когда рыба уменьшается в весе, это может быть реакцией на хищников, и это вызывает снижение энергетических запасов. Эти рыбы не могут выжить так долго и не имеют такого же количества энергии, чтобы посвятить ее репродукции.

Когда роботизированный бас имитировал агрессивное поведение, плавая в атакующих узорах, были измерены самые высокие уровни поведенческих и физиологических реакций на стресс среди москитофишей.

“Необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить, переводятся ли эти эффекты на дикую популяцию, но это конкретная демонстрация потенциала робототехники для решения проблемы москитофишей”, – сказал Джованни Полверино, стипендиат Форреста в Департаменте Биологических Наук Университета Западной Австралии и ведущий автор статьи. “У нас есть много работы между нашими школами, чтобы создать новые, эффективные инструменты для борьбы с распространением инвазивных видов”.

Лаборатория Динамических Систем, возглавляемая Порфири, часто использует биомиметические роботы с живыми рыбами для изучения коллективного поведения животных. Эти поведения включают предпочтения при спаривании и лидерство. Другой преимуществом этой технологии является то, что она снижает необходимость использования живых животных в экспериментах.

Эти разработки являются еще одним примером того, как робототехника проникает во все аспекты общества и окружающей среды. Не трудно представить себе будущее, в котором у нас будут роботизированные рыбы, посвященные определенным задачам и управляемые искусственным интеллектом, живущие в нашей среде с живыми видами.