Исследователи используют рыб-роботов для изучения «поведенческой телепортации»

Исследователи из Инженерной школы Тандон при Нью-Йоркском университете работают над новым подходом, называемым «поведенческая телепортация», который может привести к более глубокому пониманию социального поведения, взаимодействий между инвазивными и местными видами, отношениям хищник/жертва, а также лучшему интерфейсы человек/робот.

Группу исследователей возглавил Маурицио Порфири, профессор Института Тандона Нью-Йоркского университета. Исследование опубликовано в журнале Cell Press. iScienceпод названием «Поведенческая телепортация отдельных этограмм на неодушевленных роботов: эксперименты по социальным взаимодействиям с живыми рыбками данио". 

Поведенческая телепортация

Новая система, называемая поведенческой телепортацией, представляет собой передачу полного списка поведений и действий живого организма на удаленную роботизированную копию. Для работы исследователей основой стала живая рыбка данио, которая позволила им самостоятельно манипулировать и понимать социальные взаимодействия в режиме реального времени. 

Сначала команда построила установку из двух отдельных аквариумов, в каждом из которых была одна рыба и одна роботизированная копия. В каждом аквариуме живая рыба плавала с роботизированной копией, которая повторяла и соответствовала морфологии и двигательной модели живой рыбы в другом аквариуме.

Исследователи полагались на автоматизированную систему отслеживания для оценки движений живой рыбы, которые использовались для управления роботизированной копией в другом аквариуме с помощью внешнего манипулятора. Благодаря этой системе полную этограмму каждой рыбы можно было передать по аквариуму всего за долю секунды. 

Эта система создала взаимодействие между двумя удаленно расположенными живыми животными с помощью робототехники. Имея возможность независимо контролировать морфологию роботов, команды решили исследовать связи между внешним видом и движениями в социальном поведении. 

Реплика телепортировала движение рыбы с точностью 95% почти во всех испытаниях с максимальной задержкой менее двух десятых секунды. 

В некоторых из предыдущих работ Порфири смог продемонстрировать роботов как успешные модели поведения для рыбок данио, при этом косяки рыбок данио следуют за своими роботизированными аналогами. 

«У людей социальное поведение проявляется в действиях, привычках и практиках, которые в конечном итоге определяют нашу индивидуальную жизнь и наше общество», — сказала Симона Макри из Центра поведенческих наук и психического здоровья, Isituto Superiore di Sanitá, Рим. «Это зависит от сложных процессов, опосредованных индивидуальными чертами — например, облысением, ростом, высотой голоса и одеждой — и поведенческой обратной связью, векторами, которые часто трудно изолировать. Этот новый подход демонстрирует, что мы можем изолировать факторы, влияющие на качество социального взаимодействия, и определить, какие визуальные особенности действительно имеют значение». 

Один из выводов команды был сделан в результате экспериментов с ролями лидера/последователя между крупной и мелкой рыбой. В экспериментах большая рыба плавала с маленькой копией, которая отражала поведение маленькой рыбы в другом аквариуме. Команда была удивлена, обнаружив, что более мелкая рыба вела взаимодействие, а не более крупная.

Поведенческие телепортирующиеся водные резервуары (изображение: Тандонская инженерная школа Нью-Йоркского университета)

Реплики роботизированных рыбок данио (изображение: Тандонская инженерная школа Нью-Йоркского университета)

Человеческое использование

Эта система может быть использована для человеческого взаимодействия в будущем, и возможности безграничны. Одной из таких возможностей является телепортация с обратной связью, когда роботы будут действовать как доверенные лица людей. 

Март Каракая, кандидат технических наук на факультете машиностроения и аэрокосмической техники Нью-Йоркского университета в Тандоне, подробно рассказал об одной из самых захватывающих возможностей системы.

«Одним из примеров могут быть колонии на Марсе, где специалисты с Земли могут использовать роботов-гуманоидов как продолжение самих себя для взаимодействия с окружающей средой и людьми», — сказал он. «Это обеспечит более легкое и точное медицинское обследование, улучшит контакты между людьми и уменьшит изоляцию. Необходимо провести подробные исследования поведенческих и психологических эффектов этих прокси, чтобы лучше понять, как эти методы можно внедрить в повседневную жизнь».

Исследование было поддержано Национальным научным фондом, Национальным институтом по борьбе со злоупотреблением наркотиками и Управлением поведенческих и социальных исследований.