研究人员使用机器鱼探索“行为传送”

纽约大学坦登工程学院的研究人员正在开发一种新的方法，称为“行为传送”，这可能会更深入地了解社会行为、入侵物种和本土物种之间的相互作用、捕食者/猎物关系，以及改善人机接口。

由莫里齐奥·波菲里（Maurizio Porfiri）领导的研究团队，波菲里是纽约大学坦登工程学院的院长。该研究发表在《细胞出版社》（Cell Press）期刊iScience上，题为“行为传送：个体行为谱到无生命机器人上的传送：活体斑马鱼的社会交互实验”。

行为传送

行为传送是一种新的系统，它将活体生物体的全部行为和动作传送到远程位置的机器人复制品上。研究人员以活体斑马鱼为基础，允许他们独立操控和实时理解社会交互。

研究团队首先构建了两个独立的水族箱，每个水族箱中有一条鱼和一个机器人复制品。在每个水族箱中，活体鱼与机器人复制品一起游泳，机器人复制品复制和匹配了另一个水族箱中活体鱼的形态和运动模式。

研究人员使用自动跟踪系统来评分活体鱼的运动模式，这些模式被用来控制另一个水族箱中的机器人复制品，通过外部操纵器。由于这个系统，活体鱼的全部行为谱可以在不到一秒的时间内传送到另一个水族箱中。

这个系统通过机器人的使用，创建了两个远程位置的活体动物之间的交互。由于可以独立控制机器人的形态，研究团队着手探索外貌和运动在社会行为中的联系。

机器人复制品以95%的准确率传送了鱼的运动，最大延迟时间不到0.2秒。

在波菲里的之前工作中，他曾经证明机器人可以作为斑马鱼行为的成功模型，斑马鱼群体会跟随它们的机器人同伴。

“在人类中，社会行为展开为行动、习惯和实践，最终定义了我们的个人生活和社会，”罗马卫生研究所行为科学和精神卫生中心的西蒙·马克里说。“这些取决于复杂的过程，受到个人特征的影响，例如秃头、身高、声音音调和服装，以及行为反馈，通常难以分离。这个新方法表明，我们可以分离影响社会交互质量的因素，并确定哪些视觉特征真正重要。”

研究团队的一个发现来自于大鱼和小鱼之间的领导者/跟随者角色实验。在实验中，一条大鱼与一条小机器人复制品一起游泳，小机器人复制品模仿了另一个水族箱中小鱼的行为。研究团队惊讶地发现，小鱼而不是大鱼领导了交互。

行为传送水族箱（图片来源：纽约大学坦登工程学院）

机器鱼复制品（图片来源：纽约大学坦登工程学院）

人类应用

这个系统可以在未来用于人类交互，可能性是无穷的。一个可能的应用是封闭循环传送，机器人将作为人类的代理。

纽约大学坦登工程学院机械和航空工程系的博士生马特·卡拉卡亚详细介绍了该系统的一个令人兴奋的可能性。

“一个例子是火星殖民地，地球上的专家可以使用类人机器人作为他们自己的一部分，与火星上的环境和人员进行交互。这将提供更容易和更准确的医疗检查，改善人际联系，减少孤立。关于这些代理的行为和心理影响的详细研究必须完成，以便更好地了解如何将这些技术应用于日常生活。”

该研究得到了国家科学基金会、国家药物滥用研究所和行为和社会科学研究办公室的支持。