Cá Robot Được Tạo Ra Để Kiểm Soát Loài Xâm Lấn

Trường Kỹ thuật NYU Tandon Giáo sư Maurizio Porfiri và nhóm nghiên cứu của ông từ NYU Tandon và Đại học Western Australia đã chứng minh cách cá robot có thể được sử dụng để chống lại một trong những loài xâm lấn gây vấn đề nhất trên thế giới, cá mosquitofish. Việc kiểm soát loài xâm lấn là một vấn đề mà các quốc gia trên toàn thế giới phải đối mặt, và một số vấn đề lớn nhất phát sinh trong các hồ và sông. Đó là trong những môi trường này, cá và các loài khác có các rào cản ngăn cản chúng thoát khỏi những kẻ săn mồi. Những phát triển mới này, từ phòng thí nghiệm liên quan đến rô-bốt sinh học và hành vi động vật, có thể cung cấp giải pháp cho các vấn đề lớn trên mọi nơi. 

Dân số của cá mosquitofish đã tăng vọt trong các hồ và sông nước ngọt trên toàn thế giới, và chúng gây ra những vấn đề nghiêm trọng cho các loài cá và động vật lưỡng cư bản địa. Cách truyền thống để kiểm soát cá mosquitofish là thông qua các chất độc hoặc bẫy, và nó thường không thành công hoặc có hại cho động vật hoang dã địa phương. 

Nhóm nghiên cứu do Porfiri dẫn đầu đã tiến hành các thí nghiệm để xem liệu có thể sử dụng một con cá robot sinh học để gây ra những thay đổi liên quan đến sợ hãi trong hành vi của cá mosquitofish. Điều họ kết luận là ngay cả một lượng nhỏ tiếp xúc với cá robot largemouth bass, kẻ săn mồi lớn nhất của cá mosquitofish, đã gây ra các phản ứng căng thẳng. Chúng sau đó đã tránh một số hành vi và trải qua những thay đổi tâm lý do mất dự trữ năng lượng. Những thay đổi này sau đó là lý do có thể cho việc giảm tỷ lệ sinh sản trong số cá. 

Bài báo được xuất bản trên Tạp chí của Hội Hoàng gia Interface. Nó có tiêu đề “Phản ứng Hành vi và Cuộc sống của Cá Mosquitofish đối với Các Kẻ săn mồi Rô-bốt Tương tác và Sinh học.” 

“Theo kiến thức tốt nhất của chúng tôi, đây là nghiên cứu đầu tiên sử dụng rô-bốt để gây ra phản ứng sợ hãi trong loài xâm lấn này,” Porfiri nói. “Kết quả cho thấy một con cá robot gần giống với các mẫu bơi và hình dạng của cá largemouth bass có tác động mạnh mẽ và lâu dài đối với cá mosquitofish trong môi trường phòng thí nghiệm.”

Các thí nghiệm liên quan đến việc tiếp xúc các nhóm cá mosquitofish với một con cá robot largemouth bass trong khoảng thời gian 15 phút. Điều này xảy ra mỗi tuần trong tổng số sáu tuần liên tiếp. Mỗi phiên bao gồm một hành vi khác nhau được hiển thị bởi cá robot. Trong một số thử nghiệm, con cá robot được lập trình để cung cấp phản hồi thời gian thực, và nó mô phỏng hành vi săn mồi bằng cách bơi với tốc độ nhanh hơn. Các nhà nghiên cứu sau đó phân tích dữ liệu và tìm thấy mối liên hệ giữa mức độ sinh học của rô-bốt và mức độ căng thẳng của cá mosquitofish sống. Một số hành vi liên quan đến sợ hãi mà cá mosquitofish thể hiện bao gồm dừng lại tại chỗ, mức độ nghi ngờ tăng cao đối với các không gian không quen thuộc và chưa được khám phá, và các mẫu bơi lộn xộn. 

Một lĩnh vực khác mà các nhà nghiên cứu tập trung vào là các thông số sinh lý của phản ứng căng thẳng. Họ đo cá mỗi tuần để theo dõi bất kỳ thay đổi nào về trọng lượng hoặc chiều dài. Khi một con cá giảm trọng lượng, nó có thể là phản ứng với những kẻ săn mồi, và nó gây ra dự trữ năng lượng thấp hơn. Những con cá này không thể sống sót trong thời gian dài và không có cùng lượng năng lượng để dành cho sinh sản. 

Bất cứ khi nào con cá robot largemouth bass mô phỏng hành vi hung hăng của việc bơi theo mẫu tấn công, các mức độ căng thẳng hành vi và sinh lý cao nhất được đo trong số cá mosquitofish. 

“Cần phải có thêm nghiên cứu để xác định xem những hiệu ứng này có chuyển đổi sang các quần thể hoang dã hay không, nhưng đây là một minh chứng cụ thể về khả năng của rô-bốt trong việc giải quyết vấn đề cá mosquitofish,” Giovanni Polverino, nghiên cứu sinh tại Bộ môn Khoa học Sinh học của Đại học Western Australia và là tác giả chính của bài báo, cho biết. “Chúng tôi có nhiều công việc hơn đang được tiến hành giữa các trường của chúng tôi để thiết lập các công cụ mới, hiệu quả để chống lại sự lan rộng của các loài xâm lấn.”

Phòng thí nghiệm Hệ thống Động, do Porfiri điều hành, thường sử dụng rô-bốt sinh học với cá sống để nghiên cứu hành vi tập thể của động vật. Những hành vi này bao gồm sở thích giao phối và lãnh đạo. Một lợi ích khác của công nghệ này là nó giảm nhu cầu sử dụng động vật sống cho các thí nghiệm. 

Những phát triển này là một ví dụ nữa về việc rô-bốt đang len vào mọi khía cạnh của xã hội và môi trường. Không khó để nghĩ về một điểm trong tương lai mà chúng ta có cá robot, dành cho các nhiệm vụ nhất định và được điều khiển bởi trí tuệ nhân tạo, sống trong môi trường của chúng ta cùng với các loài sống.