Роботизовані риби створені для контролю інвазивних видів

Школа інженерії Нью-Йоркського університету Тандона Професор Мауріціо Порфірі та його команда дослідників з Нью-Йоркського університету Тандона та Університету Західної Австралії продемонстрували, як роботизовані риби можуть бути використані для боротьби з однією з найбільш проблемних інвазивних видів у світі, рибою-москіткою. Контроль інвазивних видів – це проблема, з якою країни всього світу мають справу, і деякі з найбільших проблем виникають у озерах і річках. Саме в цих середовищах риби та інші види мають бар’єри, що перешкоджають їм втечі від хижаків. Ці нові розробки, з лабораторії, яка займається біометричними роботами та поведінкою тварин, можуть надати рішення великих проблем у всіх місцях.

Популяція риб-москіток стрімко зросла у прісноводних озерах і річках по всьому світу, і вони викликають серйозні проблеми для місцевих видів риб і амфібій. Традиційний спосіб контролю риб-москіток полягає у використанні токсичних речовин або пасток, і він часто невдалий або шкідливий для місцевої дикої природи.

Команда дослідників під керівництвом Порфірі провела експерименти, щоб побачити, чи можливо, щоб біологічно вдохновлений роботизований риб викликав зміни у поведінці риб-москіток, пов’язані зі страхом. Що вони висновкували, так це те, що навіть мала кількість експозиції до роботизованої великоротої окуні, найбільшого хижака риб-москіток, викликала стресові реакції. Риби-москітки потім уникали певної поведінки та зазнавали психологічних змін, викликаних втратою енергетичних резервів. Ці зміни були потім можливою причиною зниження темпів розмноження серед риб.

Стаття була опублікована в журналі Royal Society Interface. Її названо «Поведінкові та життєві реакції риб-москіток на біологічно вдохновлені та інтерактивні роботизовані хижаки».

«На нашу думку, це перше дослідження, яке використовує роботів для виклику страхових реакцій у цьому інвазивному виді», – сказав Порфірі. «Результати показують, що роботизована риба, яка точно повторює плавальні рухи та візуальний вигляд великоротої окуні, має потужний, тривалий вплив на риб-москіток у лабораторних умовах».

Експерименти полягали у тому, щоб піддати групи риб-москіток дії роботизованої великоротої окуні протягом 15 хвилин. Це відбувалося раз на тиждень протягом шести поспіль тижнів. Кожна сесія включала різну поведінку, яку демонстрував роботизований окунь. У деяких випробуваннях роботизована риба була запрограмована так, щоб надавати реальний зворотній зв’язок, і вона імітувала поведінку хижака, плаваючого з більшою швидкістю. Дослідники потім проаналізували дані та знайшли зв’язки між ступенем біомімікрії у роботі та рівнем стресу серед живих риб-москіток. Деякі зі страхових поведінок, які демонстрували риби-москітки, включали зупинку на місці, підвищений рівень підозріливості до незнайомих і не досліджених просторів, та ерратичні рухи.

Іншою областю, на яку зосередилися дослідники, були фізіологічні параметри стресової реакції. Вони вимірювали риб кожному тижню, щоб відстежувати будь-які зміни у вазі чи довжині. Коли риба втрачає вагу, це може бути реакцією на хижаків, і це викликає нижчі енергетичні резерви. Ці риби не можуть виживати так довго і не мають такого самого рівня енергії для присвячення розмноженню.

Коли роботизована окунь імітувала агресивну поведінку, плаваючу в атакувальних узорах, серед риб-москіток реєструвалися найвищі рівні поведінкових та фізіологічних стресових реакцій.

«Дальші дослідження потрібні, щоб визначити, чи ці ефекти переносяться на дикі популяції, але це конкретна демонстрація потенціалу робототехніки для вирішення проблеми риб-москіток», – сказав Джованні Полверіно, стипендіат Форреста в кафедрі біологічних наук Університету Західної Австралії та головний автор статті. «У нас є багато роботи між нашими школами, щоб встановити нові, ефективні інструменти для боротьби з поширенням інвазивних видів».

Лабораторія динамічних систем, яку очолює Порфірі, часто використовує біомімічні роботи з живими рибами для вивчення колективної поведінки тварин. Ці поведінки включають переваги парування та лідерство. Іншою перевагою цієї технології є те, що вона знижує потребу використовувати живих тварин для експериментів.

Ці розробки є ще одним прикладом того, як робототехніка проникає у всі аспекти суспільства та довкілля. Не важко уявити майбутнє, в якому у нас будуть роботизовані риби, присвячені певним завданням і керованими штучним інтелектом, що живуть у нашому середовищі з живими видами.