นักวิจัยพัฒนาแนวคิดใหม่เกี่ยวกับการรับรู้ของสัตว์ ซึ่งอาจใช้ได้ในด้านหุ่นยนต์

สัตว์ทุกชนิด ตั้งแต่แมลงจนถึงมนุษย์ พึ่งพาการรับรู้เป็นหนึ่งในเครื่องมือที่สำคัญที่สุดสำหรับการอยู่รอด อวัยวะรับรู้ เช่น ตา หู และจมูก ถูกใช้ขณะค้นหาอาหารหรือตรวจจับภัยคุกคาม อย่างไรก็ตาม ตำแหน่งและทิศทางที่แท้จริงของอวัยวะรับรู้ไม่ใช่เรื่องที่เข้าใจได้ง่าย และทฤษฎีที่ใช้ในปัจจุบันไม่สามารถทำนายตำแหน่งและทิศทางได้

สิ่งนี้กำลังเปลี่ยนแปลงไปด้วยการพัฒนาที่มาจากมหาวิทยาลัยนอร์ทเวสเทิร์น ทีมนักวิจัยได้พัฒนาแนวคิดใหม่ที่สามารถทำนายการเคลื่อนไหวของอวัยวะรับรู้ของสัตว์ได้ โดยเฉพาะเมื่อสัตว์กำลังค้นหาสิ่งที่สำคัญ เช่น อาหาร

การวิจัยนี้ได้รับการตีพิมพ์เมื่อวันที่ 22 กันยายน ในวารสาร eLife

การเดิมพันสัดส่วนจำกัดด้วยพลังงาน

ทฤษฎีที่พัฒนาขึ้นใหม่นี้เรียกว่าการเดิมพันสัดส่วนจำกัดด้วยพลังงาน และได้ถูกนำไปใช้กับสัตว์ 4 ชนิด และเกี่ยวข้องกับการรับรู้ 3 ประเภท รวมถึงการมองเห็นและการรู้กลิ่น ทีมวิจัยได้แสดงให้เห็นว่าทฤษฎีนี้สามารถทำนายพฤติกรรมการรับรู้ที่สังเกตได้ของสัตว์แต่ละชนิด

ทฤษฎีนี้อาจมีผลกระทบต่อด้านหุ่นยนต์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการปรับปรุงประสิทธิภาพของหุ่นยนต์ในการรวบรวมข้อมูล และอาจช่วยให้การพัฒนาหุ่นยนต์แบบอัตโนมัติดีขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการตอบสนองต่อความไม่แน่นอน

มัลคอล์ม เอ. แมคไลเวอร์ เป็นผู้นำการวิจัยนี้ และเป็นศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมชีวการแพทย์และวิศวกรรมเครื่องจักรในโรงเรียนวิศวกรรม McCormick ของมหาวิทยาลัยนอร์ทเวสเทิร์น รวมถึงเป็นศาสตราจารย์ด้านประสาทวิทยาศาสตร์ในวิทยาลัยศิลปะและวิทยาศาสตร์ Weinberg

“สัตว์สร้างชีวิตผ่านการเคลื่อนไหว” แมคไลเวอร์กล่าว “เพื่อค้นหาอาหารและคู่ผสม และเพื่อระบุภัยคุกคาม พวกมันต้องเคลื่อนไหว ทฤษฎีของเรามอบความเข้าใจเกี่ยวกับว่าสัตว์เดิมพันพลังงานเพื่อให้ได้ข้อมูลที่มีประโยชน์”

ทฤษฎีนี้ให้ความเข้าใจเกี่ยวกับการเคลื่อนไหวของอวัยวะรับรู้ และอัลกอริทึมที่สร้างขึ้นได้จำลองการเคลื่อนไหวของอวัยวะรับรู้ ซึ่งสอดคล้องกับการเคลื่อนไหวที่แท้จริงของอวัยวะรับรู้จากปลา สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม และแมลง

เฉิน เฉิน เป็นนักศึกษาระดับ博士ในห้องปฏิบัติการของแมคไลเวอร์ และเป็นผู้เขียนหลัก ในขณะที่ทอดด์ ดี. เมอร์ฟี ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเครื่องจักรในโรงเรียนวิศวกรรม McCormick เป็นผู้ร่วมเขียน

พลังงานการเดิมพัน

การเคลื่อนไหวต้องใช้พลังงานมากสำหรับสัตว์ และพวกมันใช้พลังงานนั้นในการเดิมพันว่าตำแหน่งที่พวกมันเคลื่อนไหวไปนั้นจะมีข้อมูลที่มีประโยชน์ หรือไม่ จำนวนพลังงานที่ได้มาจากอาหารที่พวกมันเต็มใจที่จะใช้จะสัมพันธ์กับค่า预期ของตำแหน่งเหล่านั้น ตามที่นักวิจัยกล่าว

“ในขณะที่ทฤษฎีส่วนใหญ่ทำนายพฤติกรรมของสัตว์เมื่อมันรู้อยู่แล้วว่าสิ่งนั้นอยู่ที่ไหน ทฤษฎีของเราทำนายพฤติกรรมเมื่อมันรู้น้อยมาก — สถานการณ์ที่สำคัญต่อการอยู่รอด” เมอร์ฟีกล่าว

การวิจัยนี้มุ่งเน้นไปที่ปลาไฟฟ้าจากอเมริกาใต้ และการทดลองได้ถูกดำเนินการในห้องปฏิบัติการของแมคไลเวอร์ ไม่ใช่ข้อมูลใหม่ทั้งหมด เนื่องจากทีมได้ใช้ข้อมูลที่เผยแพร่ไปก่อนหน้านี้เกี่ยวกับกบ盲จากอเมริกาเหนือ จิ้งจอกอเมริกัน และผีเสื้อ

การรับรู้ที่มุ่งเน้นสามประเภท ได้แก่ การรับรู้ทางไฟฟ้าด้วยปลาไฟฟ้า การมองเห็นด้วยผีเสื้อ และการรู้กลิ่นด้วยกบและจิ้งจอก

ทฤษฎีที่พัฒนาขึ้นใหม่นี้ช่วยให้ประหยัดพลังงานและเวลาในการเคลื่อนไหวเพื่อรวบรวมข้อมูล ในขณะเดียวกันก็มีข้อมูลเพียงพอในการชี้นำพฤติกรรมติดตามและสำรวจที่พบในสัตว์

“เมื่อคุณมองหูแมว คุณจะเห็นมันหมุนเพื่อเก็บตัวอย่างตำแหน่งต่างๆ ในพื้นที่” แมคไลเวอร์กล่าว “นี่เป็นตัวอย่างของว่าสัตว์ใช้อวัยวะรับรู้เพื่อช่วยให้พวกมันรับข้อมูลจากสิ่งแวดล้อม มันเกิดขึ้นมากมายใต้พื้นผิวในการเคลื่อนไหวของอวัยวะรับรู้ เช่น หู ตา และจมูก”