Роботизированная еда помогает учёным понять хищников

Доктор Кристос Иоанну из Бристольского университета получил пятилетнюю исследовательскую стипендию от NERC для изучения отношений хищник-жертва с использованием роботизированной приманки для хищных рыб.

Цель — впервые изучить, как живые хищники реагируют в зависимости от поведения жертвы, которое можно манипулировать.

"Хищники и их жертвы заперты в динамическом взаимодействии эволюционного поведения; хищники пытаются максимизировать потребление, в то время как неудачливые жертвы не доживают до следующего дня", — объясняет доктор Иоанну.

Изучение этого взаимодействия всегда было сложным как этически, так и научно. Этически — потому что без подвергания живых животных преследованию невозможно изучать поведение жертвы. Научно — потому что без возможности манипулировать реакцией и движением жертвы понимание учёных о том, эволюционировало ли поведение в ответ на хищничество, было ограничено.

Доктор Иоанну и его коллеги из Бристоля, Принстонского университета, Университета Ньюкасла и Индийского научного института разработали интерактивных роботов, которые могут выступать в роли реальной добычи. Это даст уникальную возможность изучить, как хищные рыбы (в данном случае европейский окунь) адаптируются, чтобы противодействовать стратегиям жертв.

"Наша система позволяет нам манипулировать поведением жертвы и изучать настоящих хищников, не подвергая опасности настоящую добычу. Это меньше стресса для животных", — говорит доктор Иоанну.

Европейский окунь выбран потому, что он хорошо переносит лабораторные условия, а также из-за своего статуса инвазивного вида за пределами Европы. Понимание его реакции на среду поможет предсказать, где и как этот вид может повлиять на экосистему.

Небольшие коммерчески доступные роботы будут размещены под специально построенным аквариумом с окунями. Внутри аквариума мелкие кусочки пищи будут прикреплены к роботам магнитами, что позволит учёным управлять движением еды.

Хотя учёные не могут манипулировать поведением хищника, движение "жертвы" будет полностью определяться компьютерной программой. Она в реальном времени отслеживает движения хищной рыбы и передаёт их роботу-жертве, позволяя тому реагировать. Это позволит изучить, как разное поведение жертвы (от бегства до формирования групп) влияет на реакцию хищника. Способность программного обеспечения обеспечивать такую реакцию роботов ранее тестировалась в футбольных матчах между ними.

Доктор Иоанну также интересуется, как групповое поведение животных (например, стаи скворцов или рои насекомых) защищает от хищников. Эволюция такого поведения, особенно координация внутри групп, продолжает интересовать учёных. Новый эксперимент позволит изучить его в беспрецедентных деталях.

"Мы пытаемся создать реалистичную, динамичную, но контролируемую версию реального мира, чтобы увидеть, что движет эволюцией различных типов поведения", — объясняет профессор Иэн Кузин из Принстонского университета, помогающий в разработке робототехники.

Профессор Кузин считает, что это исследование может помочь в будущих робототехнических приложениях.

"Мы используем робототехнику, чтобы понять биологию, но в конечном итоге лучшее понимание биологии может помочь создать новые типы робототехники", — говорит он.

Понимание того, как реальные животные реагируют и эволюционируют, чтобы реагировать на непредсказуемую среду, даст огромное представление для разработки роботов, вдохновлённых природой, например, для поисково-спасательных операций.