Орган чувств рыб поможет улучшить навигацию подводных роботов

Ученые из Бристольского университета изучили сенсорный орган рыб, чтобы понять сигналы для коллективного поведения, которые можно применить в подводной робототехнике.

Исследование было сосредоточено на органе боковой линии у африканских цихлид, который есть почти у всех видов рыб. Он позволяет им чувствовать и интерпретировать давление воды с высокой точностью, чтобы обнаруживать соседних рыб, изменения течения, хищников и препятствия.

Система боковой линии распределена по голове, туловищу и хвосту. Она состоит из механорецепторов (нейромастов), расположенных либо в подкожных каналах, либо на поверхности кожи.

Ведущий автор Эллиотт Скотт объяснил: "Мы пытались выяснить, играют ли разные области боковой линии — на голове и на теле, или разные типы сенсорных единиц (на коже или под ней) — разные роли в том, как рыба ощущает среду через показания давления".

Исследование провели новым способом, используя гибридных рыб, что позволило естественным образом генерировать вариации.

Результаты:

• Система боковой линии на голове наиболее важна для способности рыб плавать в стае.
• Большее количество нейромастов под кожей приводит к тому, что рыбы плавают ближе друг к другу.
• Большее количество нейромастов на коже приводит к увеличению дистанции между рыбами.

В симуляциях ученые показали, что механизмы работы боковой линии применимы не только к мелкому масштабу реальных рыб, но и к более крупным масштабам. Это может вдохновить на создание нового типа легко производимого датчика давления для подводной робототехники, особенно роевой, где стоимость — важный фактор.

Эллиотт Скотт: "Эти результаты дают лучшее понимание того, как боковая линия влияет на стайное поведение рыб, а также предлагают новую конструкцию недорогого датчика давления. Он может быть полезен подводным роботам, которым нужно ориентироваться в темной или мутной воде".

Дальнейшие планы команды — доработать датчик и интегрировать его в роботизированную платформу, чтобы продемонстрировать его эффективность для подводной навигации.

Исследование опубликовано в Royal Society Open Science.