研究人员开发新的动物感知理论，可应用于机器人领域

所有动物，从昆虫到人类，都依赖于它们的感官作为生存的最重要工具。感官器官如眼睛、耳朵和鼻子在搜索食物或检测威胁时使用。然而，感官器官的实际位置和方向并不是直观的，目前的理论无法预测感官器官的位置和方向。

这一情况正在改变，北西大学的研究人员开发了一种新的理论，可以预测动物的感官器官运动，特别是在搜索重要东西如食物时。

该研究于9月22日发表在《eLife》杂志上。

能量约束比例投注

新开发的理论，称为能量约束比例投注，应用于四种不同的动物物种，涉及三个不同的感官，包括视觉和嗅觉。该团队展示了如何使用该理论预测每种动物的感知行为。

这一新理论可能对机器人领域产生影响，特别是在收集信息时可能提高机器人的性能。它还可能对自主车辆的开发产生影响，特别是在不确定性响应方面。

马尔科姆·A·麦克维尔（Malcolm A. Maclver）领导了这一有前途的研究。他也是北西大学麦考密克工程学院的生物医学和机械工程教授，以及韦伯格文理学院的神经生物学教授。

“动物通过运动来谋生，”麦克维尔说。“为了找到食物和配偶，并识别威胁，他们需要移动。我们的理论为我们提供了如何看待动物在获取有用信息时所花费的能量的见解。”

新理论阐明了感官器官的不同运动，并生成了模拟的感官器官运动。这些运动与鱼、哺乳动物和昆虫的实际感官器官运动相符。

陈晨是麦克维尔实验室的博士生，也是第一作者，而托德·D·墨菲（Todd D. Murphey）是麦考密克机械工程教授，也是共同作者。

赌博能量

运动对动物来说需要大量的能量，他们在移动到可能具有信息价值的位置时花费能量。他们愿意花费的食物能量量与这些位置的预期价值成正比，研究人员说。

“大多数理论预测动物在已经知道某些东西的位置时的行为，但我们的理论预测了动物知道很少东西的情况——这是生存中至关重要的情况，”墨菲说。

该研究重点关注南美洲的电鱼，并在麦克维尔实验室进行了实验。然而，并非所有数据都是新的，因为该团队利用了以前发表的关于东部美国盲鼹、美国蟑螂和蜂蝶蛾的数据集。

所关注的三个感官包括电鱼的电感、蛾的视觉和鼹鼠和蟑螂的嗅觉。

新开发的理论可以在移动和收集信息时节省更多的能量和时间，同时为跟踪和其他探索行为提供足够的信息。

“当你看着一只猫的耳朵时，你经常会看到它们转动，采样空间的不同位置，”麦克维尔说。“这是动物如何不断调整它们的感官器官来帮助它们从环境中吸收信息的例子。事实证明，在耳朵、眼睛和鼻子等感官器官的运动下面发生了很多事情。”