Kakerlakker tog robotter ind i deres hold med ret til en afgørende stemme • Alexander Markov • Videnskabsnyheder om "Elements" • Etologi, Informationsteknologier

Kakerlakker tog robotter til deres hold med stemmeret

Så eksperimentet blev udført. Kakerlakker (Periplaneta americana) sammen med robotterne plantede de dem i en tændt vask med to plastikdæksler, der kunne give mere eller mindre skygge afhængigt af antallet af lag af rødfilm. Kakerlakker og robotter samledes i sidste ende under en af ​​de halvtransparente cirkler. Billeder fra artiklen i diskussion Videnskab

Forskere fra Schweiz, Belgien og Frankrig har lavet små robotter, kakerlakker, der kan "kommunikere" med levende kakerlakker og påvirke deres adfærd. Roboter lugter som kakerlakker og reagerer tilstrækkeligt på deres levende kammeraters opførsel. Hvis du programmerer robotter til at vælge det værste af to lysthuse, så kan en gruppe med 12 kakerlakker og 4 robotter ende helt i en dårlig ly, men uden kakerlakker vælger kakerlakker næsten altid godt.

Socialt liv og kompleks social adfærd er karakteristisk for et stort udvalg af levende væsener – fra bakterier til mennesker, inklusive. En af de højeste former for social adfærd er kollektiv beslutningstagning (for eksempel når hele holdet skal vælge en af ​​to gensidigt eksklusive adfærd).Denne form for kollektiv selvorganisering er især almindelig hos leddyr (primært i sociale insekter) og hvirveldyr.

På nuværende tidspunkt bruger specialister i robotik aktivt information fra biologer til at studere opførsel af offentlige dyr i udviklingen af ​​multicomponent selvorganiserende systemer – "teams" af harmonisk fungerende robotter. For selvorganisering er det nødvendigt, at dyrene (eller robotterne) i forbindelse med en beslutning tager hensyn til, sammen med andre oplysninger udefra, også dataene om deres kammeraters adfærd.

Et meget interessant forskningsområde er oprettelsen af ​​robotter, der kan "få tillid" hos dyr, trænge ind i deres hold og påvirke deres adfærd. Eksperimenter med robotbier, der yder et stort bidrag til at dechifrere bøgedansens sprog, blev almindeligt kendt (se studiet om disse studier i artiklen af ​​J. I. Reznikova "Animal Sprog: Approaches, Results, Perspectives …"). Imidlertid var kunstige bier i disse eksperimenter ikke fulde medlemmer af bi kollektivet. De kunne sende information til levende bier, men de reagerede ikke selv på deres adfærd (robotens handlinger var fuldt programmeret af mennesker).

Kunstige kakerlakker skabt af en stor gruppe europæiske videnskabsfolk – etologer og robotik – selv om de er udadtil og ikke meget ligner deres seksbenede prototype, hvad angår adfærd, er meget mere præcise efterligninger af et levende insekt.

Roboter har samme kropslængde som kakerlakker, og bevæger sig i samme hastighed. De skelner fraværet (se figur) fra det åbenbelagte rum og kan vurdere graden af ​​skygge. Derudover føler de nærværet af andre kakerlakker og robotter, og det påvirker deres adfærd.

Algoritmen til opførsel af kakerlakker i en eksperimentel opsætning er ret simpel. For det første løber de tilfældigt rundt om bassinet – de udforsker situationen. På nuværende tidspunkt er deres adfærd ikke kollektiv, det afhænger ikke af handlinger fra andre insekter, bortset fra det faktum, at kakerlakker stadig fornemmer hinanden og undgår frontkollisioner. Efter at have fundet en af ​​to lysthuse, skjuler kakerlakken der og hviler et stykke tid, og hviletiden afhænger af to parametre:

1) fra skygge, det vil sige fra "kvalitet" af huslyet (kakerlakker foretrækker at hvile hvor det er mørkere);

2) fra kammeraternes tilstedeværelse: jo mere i andre kakerlakker er, jo mindre sandsynligt er det, at kakerlakken i det nærmeste øjeblik vil tage ud og skynde sig for at søge et bedre liv. Således jo flere kakerlakker i et hus, jo mere attraktivt er det for deres kammerater.

Disse enkle regler er ret nok til, at selvorganisationen skal finde sted i systemet, hvilket i dette tilfælde ligger i, at alle kakerlakker ender i samme husly.

Roboter er programmeret til nøjagtig samme adfærd. For det første skure de bassinet for asyl og forsøger ikke at støde på andre kakerlakker og robotter. Efter at have fundet ly, skjuler de der, og "hviletid" afhænger af de samme faktorer som levende kakerlakker, det vil sige på skygge og på antallet af kammerater. Sandt nok, i modsætning til levende kakerlakker, som altid foretrækker en tyk skygge, kan robotter programmeres til at foretrække et mindre skyggelagt husly.

For kakerlakker at tage robotter alene, er kropsformen ikke vigtig, men lugten er af afgørende betydning. I løbet af de foreløbige eksperimenter fandt forskerne ud af, hvilke stoffer der danner grundlaget for lugten "telefonkort", hvormed kakerlakker identificerer hinanden.Disse stoffer var visse carbonhydrider, der var til stede på overfladen af ​​kakerlakker. Eksperimenter lærte at vaske disse stoffer ud af kakerlakkerne ved hjælp af specielle opløsningsmidler. Hver robot blev pakket ind i et filterpapir imprægneret med en kakerlakslugt i den krævede koncentration (således at der for hver kvadratisk millimeter af robotens overflade var der så mange lugtstoffer som i levende kakerlakker). Dette var nok for kakerlakker til at reagere på robotter med fuld tillid og acceptere dem i deres hold.

I den første serie af eksperimenter blev robotter programmeret til at foretrække et mørkt husly. Det viste sig, at i dette tilfælde blandede grupper af 12 kakerlakker og 4 robotter "selvorganiserende", "træffer kollektive beslutninger" og generelt opfører sig på nøjagtig samme måde som kontrolgrupper bestående af 16 kakerlakker uden robotter. Roboterne og kakerlakkerne i lyet var lige så "attraktive" til hinanden. Således tog kakerlakker virkelig robotter for sig selv.

Dette gjorde det muligt for forskere at gå videre til den anden serie af eksperimenter, hvis formål var at bevise, at robotter kan styre dyrs kollektive adfærd.Roboter blev programmeret til at foretrække en mindre skyggelagt husly. Nu mellem opførsel af kontrol og blandede grupper afslørede klare forskelle. Kontrolgrupper med 16 kakerlakker valgte kun en klar tilflugt i 23% af tilfældene. Blandede grupper af 12 kakerlakker og 4 robotter valgte det oftere. I 61% af tilfældene fulgte kakerlakker lydigt efter robotterne til en lavere kvalitet. Det er det, som besætningsinstinktet betyder!

Men alt var retfærdigt. Også i robotterne blev respekten for holdets mening bygget, og i de resterende 39% af tilfældene endte robotterne i et mørkt hus med deres seksbenede venner, selvom de selv kunne lide den lyse. Nogle gange blev valg af et tilflugtssted indledt af robotter, nogle gange af kakerlakker. Det er vigtigt, at robotterne i disse forsøg ikke blot var mekanismer til styring af dyrs adfærd (som det var tilfældet for eksempel med robotbier, der med deres dans orienterede levende bier i en eller anden retning). Roboter deltog i kollektiv beslutningstagning. på lige fod med levende kakerlakker. Dette er den største forskel i denne undersøgelse fra tidligere eksperimenter om indførelse af robotter i grupper af dyr.

Værdien af ​​dette arbejde er naturligvis ikke, at du nu kan fange kakerlakker i fælder ved hjælp af robotter (selvom det selvfølgelig også er en interessant ide). Faktisk får folk et nyt kraftfuldt værktøj til at påvirke adfærd hos store grupper af dyr.

I artiklens sidste del udtrykker forfatterne håbet om, at lignende metoder også i nær fremtid kan anvendes på hvirveldyr. Ved hjælp af programmerbare robotter indført i grupper af dyr, vil det være muligt at løse en lang række problemer – fra videnskabelig til økonomisk og miljømæssig beskyttelse.

Kilde: J. Halloy et al. Social integration af selvorganiserede valg // Videnskab. 2007. V. 318, s. 1155-1158.

Se også videoer i yderligere materialer til artiklen.

Alexander Markov


Like this post? Please share to your friends:
Skriv et svar

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: