Новости и мнения

Рыба и Пчелы “Talk” с помощью роботов-переводчиков

Рыба и пчелы «разговаривают» с помощью роботов-переводчиков

Роботы, объединенные в группы рыбок данио и однодневных медоносных пчел, позволяют двум видам влиять на поведение друг друга.

Робот, взаимодействующий с молодыми медоносными пчелами в Граце, Австрия, обменивался информацией с роботом, плавающим с рыбками данио в Лозанне, Швейцария, и общение роботов влияло на поведение каждой группы животных, согласно исследованию, опубликованному в Science Robotics.   сегодня (20 марта).

«Это первый раз, когда люди используют такую ​​технологию, чтобы два разных вида общались друг с другом», – говорит Саймон Гарнье , системный биолог из Технологического института Нью-Джерси, который не участвовал в исследовании. «Это доказательство концепции, что вы можете иметь роботов, опосредующих взаимодействие между удаленными группами». Однако он добавляет, что конкретные применения такой установки еще предстоит выяснить.

По мере развития робототехники, биологи стремятся использовать ее, создавая роботов, которые выглядят и ведут себя как животные. Это позволило исследователям контролировать одну сторону социальных взаимодействий в исследованиях поведения животных. Роботы, которые успешно интегрируются в популяции животных, также дают ученым возможность влиять на поведение групп.

«Следующим шагом мы думали. , , [это] добавление в группу функций, которые животные не могут сделать, потому что у них нет возможностей сделать это », – Хосе Халлой , физик из Парижского университета Дидро, который работал над разработкой роботов для интеллектуального взаимодействия с животными более десятилетие, пишет в электронном письме. «Простая и поразительная вещь заключается в том, что роботы могут использовать телекоммуникации или Интернет, а животные не могут этого сделать».

В новой работе Халлой объединился с сотрудниками Швейцарского федерального технологического института в Лозанне (EPFL), Университета Граца в Австрии и других стран, чтобы два разных общества животных-роботов взаимодействовали с помощью современных коммуникационных технологий. Исследователи работали с двумя совершенно разными видами, которые обычно не взаимодействуют в природе – медоносными пчелами и рыбками данио, – и они разместили экспериментальных животных на расстоянии более 1000 километров друг от друга. «То, что мы сделали, немного экстремально», – признается соавтор и инженер EPFL Фрэнк Боннет .

В 30-минутных испытаниях команды представили животных с коллективным выбором. В случае с пчелами этот выбор заключался в том, какой из двух излучающих тепло роботов они соберутся вокруг, в то время как рыба-данио, которые делят свой бак в форме пончика с роботоподобным роботом, решит, в каком направлении плавать. В ходе экспериментов роботы в пчелиной колонии и рыбный робот взаимодействовали с реальными животными. У пчел-роботов есть инфракрасные датчики, которые позволяют им оценивать плотность близлежащих пчел, и по мере того, как больше пчел группируется, роботы производят больше тепла, соблазняя больше пчел собираться вокруг. Рыбный робот обнаруживает местоположение рыбы и себя с помощью камеры, снимающей аквариум, и реагирует на изменения направления реальной рыбы, следуя большинству, что, в свою очередь, влияет на коллективное решение группы о том, каким способом плавать.

Затем исследователи связали двух роботов через интернет. Поскольку пчелы притягивались к одному или другому роботу, эта информация могла передаваться рыбному роботу, который интерпретировал новости как большее количество рыб, выбирающих направление плавания – по часовой стрелке или против часовой стрелки. И наоборот, информация о направлении плавания рыбы в группе может передаваться от робота-рыбы к роботам-пчелам, что интерпретирует сигнал как большее количество пчел, выбирающих конкретного бота. «Когда мы устанавливаем связь между двумя установками, роботы действуют как переводчики», – говорит Боннет.

Оставленные наедине с собой, рыбки данио, хотя они обычно плавают как группа, не остаются плавать в одном направлении; они часто меняют курс. Но когда робот-рыбок получал информацию от роботов-пчел, рыба достигала консенсуса в течение нескольких минут или дольше. Это потому, что молодые медоносные пчелы, когда роботы в их колонии не получали информацию от рыбного робота, через 15 минут обосновались бы с одним из двух роботов.

И наоборот, нерешительные схемы плавания рыбы влияли на поведение медоносных пчел. Если робот-рыбак поделился информацией с пчелиной колонией, пчелы продолжали двигаться вперед и назад между двумя обогревателями в течение всего 30-минутного испытания. Если связь была двухсторонней, пчелы обосновались вокруг одного из двух ботов в корпусе, но это заняло около пяти минут дольше. Это тогда заставило рыбу обосноваться в направлении плавания.

Однократная 30-минутная серия эксперимента с двусторонней связью между пчелами и рыбой ускорилась в 10 раз. Научный робот , 4: eaau7897, 2019

«Технически это очень впечатляет; Я покупаю аргумент, что была какая-то форма общения », – говорит Гарнье. Но он задается вопросом, как технология будет использоваться. «Я не уверен, где это подходит с точки зрения науки».

Гай Тераулаз , который изучает коллективное поведение в Исследовательском центре по познанию животных при CNRS в Тулузе, Франция, соглашается. «С биологической точки зрения мы ничему не учимся», – отмечает он, и с инженерной точки зрения ключевым аспектом эксперимента является интеграция роботов в сообщества животных, что уже было сделано. «Они продают что-то немного тривиальное», – говорит он.

Исследователи утверждают, что исследование, подтверждающее концепцию, указывает на новые подходы к исследованию взаимодействия естественных видов, так же как роботы уже использовались для изучения социального поведения внутри вида. «Это позволяет нам проводить эксперименты с животными для построения математических моделей поведения», – говорит Халлой.

Николь Абэйд , инженер из Virginia Tech, которая не участвовала в работе, также могла увидеть, как этот тип работы дает представление о том, как лучше всего разрабатывать многоагентные робототехнические системы, такие как роботизированный рой , в котором многие маленькие роботы развернуты в унисон. для таких приложений, как точное земледелие или поиск и спасание. В то время как в большинстве так называемых распределенных систем используется множество роботов одного типа, инженеры начинают экспериментировать с устройствами разных типов, например с квадрокоптером и наземным транспортным средством, говорит Абайд. «Идея о том, что вы можете иметь межвидовое взаимодействие в применении робототехники, очень интересна».

F. Bonnet и др., «Роботы, опосредующие взаимодействия между животными для межвидового коллективного поведения, Sci Robot , 4: eaau7897, 2019.

Обсуждение

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *