一個(gè)機(jī)器人在奧地利格拉茨，年輕的蜜蜂互動(dòng)與位于瑞士洛桑斑馬魚機(jī)器人游泳交換信息，并且機(jī)器人的通信影響各組動(dòng)物的行為，根據(jù)公布的一項(xiàng)研究科學(xué)機(jī)器人今日(3月20日)。

“這是人們第一次使用這種技術(shù)讓兩種不同的物種相互交流，”新澤西理工學(xué)院的復(fù)雜系統(tǒng)生物學(xué)家Simon Garnier說，他沒有參與這項(xiàng)研究。“這是一個(gè)概念證據(jù)，你可以讓機(jī)器人調(diào)解遠(yuǎn)程群體之間的互動(dòng)。”然而，他補(bǔ)充說，這種設(shè)置的具體應(yīng)用還有待觀察。

隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，生物學(xué)家們一直在尋求利用它，建造看起來(lái)像動(dòng)物一樣的機(jī)器人。這使研究人員能夠控制動(dòng)物行為研究中社會(huì)互動(dòng)的一個(gè)方面。成功融入動(dòng)物種群的機(jī)器人也為科學(xué)家提供了影響群體行為的手段。

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“下一步，我們?cè)谒伎?。。。[是]為動(dòng)物無(wú)法做到的小組添加功能，因?yàn)樗麄儧]有能力這樣做，“JoséHalloy，巴黎狄德羅大學(xué)的物理學(xué)家，一直致力于開發(fā)機(jī)器人與動(dòng)物進(jìn)行智能交互，十年，在一封電子郵件中寫道。“簡(jiǎn)單而引人注目的是，機(jī)器人可以使用電信或互聯(lián)網(wǎng)，動(dòng)物也不能這樣做。”

在新的工作中，Halloy與瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院洛桑(EPFL)，奧地利格拉茨大學(xué)和其他地方的合作者合作，通過現(xiàn)代通信技術(shù)與兩個(gè)不同的動(dòng)物機(jī)器人社團(tuán)進(jìn)行互動(dòng)。研究人員研究了兩種非常不同的物種，這些物種通常不會(huì)在自然界中發(fā)生相互作用 - 蜜蜂和斑馬魚 - 它們將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物與1000多公里相隔。“我們所做的有點(diǎn)極端，”合著者和EPFL工程師Frank Bonnet承認(rèn)道。

在30分鐘的試驗(yàn)中，研究小組向這些動(dòng)物提出了集體選擇。在蜜蜂的情況下，這種選擇是他們聚集在一起的兩個(gè)發(fā)熱機(jī)器人中的哪一個(gè)，而與魚形機(jī)器人共用他們的甜甜圈形狀的斑馬魚將決定游泳的方向。隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，蜂群中的機(jī)器人和魚類機(jī)器人都與真實(shí)的動(dòng)物相互作用。蜜蜂機(jī)器人有紅外傳感器，可以估算附近蜜蜂的密度，隨著更多的蜜蜂聚集，機(jī)器人產(chǎn)生更多的熱量，誘使更多的蜜蜂聚集在一起。魚類機(jī)器人通過拍攝水族箱的攝像機(jī)檢測(cè)魚的位置和自身，并通過跟隨大多數(shù)來(lái)響應(yīng)真實(shí)魚類方向的變化，這反過來(lái)影響群體關(guān)于游泳方式的集體決定。

然后研究人員通過互聯(lián)網(wǎng)連接兩個(gè)機(jī)器人。當(dāng)蜜蜂被一個(gè)機(jī)器人或另一個(gè)機(jī)器人吸引時(shí)，這些信息可以傳遞給魚類機(jī)器人，魚類機(jī)器人將新聞解釋為更多的魚選擇游泳方向 - 順時(shí)針或逆時(shí)針。相反，關(guān)于魚群游泳方向的信息可以從魚類機(jī)器人傳遞到蜜蜂機(jī)器人，蜜蜂機(jī)器人將信號(hào)解釋為選擇特定機(jī)器人的更多蜜蜂。“當(dāng)我們?cè)趦蓚€(gè)設(shè)置之間建立連接時(shí)，機(jī)器人就像翻譯一樣，”邦尼特說。

留給他們自己的設(shè)備，斑馬魚，雖然他們通常作為一個(gè)群體游泳，不要在一個(gè)方向游泳;他們經(jīng)常扭轉(zhuǎn)局面。但是當(dāng)魚類機(jī)器人從蜜蜂機(jī)器人那里接收到信息時(shí)，這些魚會(huì)在幾分鐘或更長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)達(dá)成共識(shí)。那是因?yàn)槟贻p的蜜蜂，當(dāng)他們的殖民地機(jī)器人沒有收到來(lái)自魚類機(jī)器人的信息時(shí)，大約15分鐘后會(huì)與兩個(gè)機(jī)器人中的一個(gè)安頓下來(lái)。

相反，魚的猶豫不決的游泳模式影響了蜜蜂的行為。如果魚類機(jī)器人與蜂群共享信息，蜜蜂繼續(xù)在兩個(gè)加熱器之間來(lái)回移動(dòng)整個(gè)30分鐘的試驗(yàn)。如果通信是雙向的，蜜蜂會(huì)圍繞機(jī)箱中的兩個(gè)機(jī)器人中的一個(gè)安置，但是它花了大約五分鐘。然后這導(dǎo)致魚在游泳方向上定居。

“這在技術(shù)上非常令人印象深刻;我認(rèn)為存在某種形式的溝通，“卡尼爾說。但他想知道該技術(shù)將如何使用。“我不確定它在科學(xué)方面的適用范圍。”

Guy Theraulaz在法國(guó)圖盧茲的CNRS動(dòng)物認(rèn)知研究中心研究集體行為，他對(duì)此表示贊同。“從生物學(xué)的角度來(lái)看，我們沒有學(xué)到任何東西，”他指出，從工程學(xué)的角度來(lái)看，實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵方面是將機(jī)器人整合到已經(jīng)完成的動(dòng)物社會(huì)中。“他們正在銷售一些有點(diǎn)微不足道的東西，”他說。

研究人員認(rèn)為，概念驗(yàn)證研究指出了探究自然物種相互作用的新方法，就像機(jī)器人已被用于研究物種內(nèi)的社會(huì)行為一樣。“它允許我們用動(dòng)物做實(shí)驗(yàn)來(lái)建立行為的數(shù)學(xué)模型，”Halloy說。

弗吉尼亞理工大學(xué)的工程師Nicole Abaid沒有參與這項(xiàng)工作，他也可以看到這類工作能夠深入了解如何最好地開發(fā)多智能機(jī)器人系統(tǒng)，例如機(jī)器人群，其中許多小型機(jī)器人一致部署適用于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)或搜救等應(yīng)用。雖然大多數(shù)所謂的分布式系統(tǒng)使用多種類型的機(jī)器人，但工程師們開始嘗試不同類型的設(shè)備 - 例如，四軸飛行器和地面車輛，Abaid說。“你可以在機(jī)器人應(yīng)用中進(jìn)行種間互動(dòng)的想法非常有趣。”