Роботы и интернет помогли пчелам и рыбам в принятии коллективных решений

Frank Bonnet et al. / Science Robotics, 2019

Ученые из пяти европейских стран создали экспериментальную платформу, позволяющую животным разных видов общаться между собой и принимать коллективные решения. Она состоит из двух контейнеров, синхронизированных через интернет. В одном из которых расположены медоносные пчелы и привлекающие их нагревательные элементы, а во втором круглый канал с рыбами данио-рерио. Эксперименты показал, что, поскольку данные между контейнерами синхронизируются, животные одного вида могут своим поведением влиять на поведение других, а также принимать коллективные решения, рассказывают авторы статьи в Science Robotics.

Зачастую ученые, изучающие поведение животных, используют для этого роботов, способных имитировать поведение настоящего животного или создавать некоторые стимулы. Например, в 2017 году ученые изучили поведение рыб данио-рерио (Danio rerio) во время ухода от преследования с помощью управляемой реплики рыбы-хищника. Это позволяет не только пассивно наблюдать за поведением изучаемого организма, но и оказывать на него воздействие, изучая ответ на него. Однако в таких экспериментах зачастую изучается лишь один вид и взаимодействие его особей между собой.

Группа исследователей под руководством Томаса Шмикля (Thomas Schmickl) из Грацского университета имени Карла и Франца показала, что роботов можно использовать в качестве «переводчиков», позволяющих связывать поведение разных видов, обычно неспособных взаимодействовать между собой. В качестве модельных организмов ученые выбрали рыб данио-рерио (Danio rerio) и медоносных пчел (Apis mellifera), потому что у обоих видов ярко выражено социальное взаимодействие. Авторы работы создали две экспериментальные установки для каждого вида, связанные через интернет и расположенные на расстоянии примерно 700 километров друг от друга.

Для пчел ученые создали контейнер с двумя нагревательными элементами, расположенными на краях. Исследователи выбрали для эксперимента молодых пчел возрастом в один день, которые в этом возрасте обычно находятся в специальном месте улья, где поддерживается определенная температура. Нагревательные элементы оснащены инфракрасными датчиками, позволяющими определять плотность расположения пчел вокруг них. При увеличении плотности элементы начинают производить больше тепла, что привлекает больше пчел. Рыбы содержались в другом контейнере с круглым каналом, в котором помимо них самих находилась роборыба, способная двигаться вперед и менять направление своего движения. Контейнер для рыб оснащен камерой, отслеживающей направление движения рыб. Роборыба получает данные о направлении и меняет его в соответствии с направлением большинства.

Во время экспериментов данные с обоих контейнеров были синхронизированы через интернет. К примеру, плотность пчел вокруг одного из двух нагревательных элементов преобразовывалась в то или иное направление движения рыб для роборыбы и наоборот. Ученые провели четыре вида экспериментов длительностью по 32 минуты каждый, во время которых они использовали двустороннюю связь, два вида односторонней связи или вовсе не использовали связь между контейнерами. Во время экспериментов без связи между контейнерами рыбы часто меняли направление на протяжении всего эксперимента, а пчелы выбирали один из двух нагревателей примерно за 15 минут. Во время остальных экспериментов животные вели себя иначе. К примеру, в экспериментах, в которых роборыба получала данные о поведении пчел, рыбы намного дольше двигались в одном направлении.

Анализ экспериментов с помощью метода Тьюки показал, что результаты согласованности решений в экспериментах с передачей данных между контейнерами статистически отличаются от результатов экспериментов без передачи данных, но не имеют статистически значимых различий в распределении между собой, что указывает на влияние особей разных видов друг на друга.

Изучением коллективного принятия решений в группах также занимаются ученые из области робототехники, которые обычно используют для этого килоботов — небольших роботов, способных перемещаться и передавать сигналы соседям. На их примере ученые показали несколько необычных особенностей коллективного принятия решения в больших группах. К примеру, в 2017 году выяснилось, что если при принятии двоичных решений рой не может прийти к консенсусу, помочь может добавление не определившихся со своей позицией роботов. А год спустя другая группа исследователей показала, что в определенных условиях такие роботы даже способны демонстрировать искусственный морфогенез.

Григорий Копиев

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.