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洞察游泳鱼可能会导致机器人技术的进步

2019-01-29 01:43:21来源:

约翰斯·霍普金斯大学的研究人员发现,鱼类的不断移动似乎是随机的,实际上可以随时为他们提供他们在世界上导航所需的最佳感官反馈。

这项发现于今天发表在“当代生物学”杂志上,增强了我们对所有动物(包括人类)进行的主动感知行为的理解,例如搅拌,触摸和嗅闻。它还演示了如何使用更好的传感器构建的机器人可以更有效地与其环境互动。

“在生物学中有一种说法是,当世界静止时,你就无法感知它了,”资深作者诺亚考恩说,他是约翰霍普金斯大学的机械工程师和机器人专家。“你必须积极地去感知你的世界。但我们发现以前不知道的是动物不断调节这些动作以优化感官输入。”

对于人类而言,主动感应包括在黑暗中为浴室灯开关感觉,或者在我们的手中上下摆动物体以弄清楚它的重量。我们几乎无意识地做了这些事情,科学家们对于我们如何以及为什么调整我们的动作来回应我们从他们那里获得的感官反馈知之甚少。

为了回答这个问题,考恩和他的同事研究了在身体周围产生微弱电场的鱼,以帮助他们进行交流和导航。该团队为鱼类创造了一个增强现实,因此他们可以观察到鱼类运动随着环境反馈的变化而变化。

在坦克内部,弱电鱼在管内盘旋,它们不断地来回摆动,以保持对周围环境的稳定水平的感官输入。研究人员首先通过以与鱼的运动同步的方式移动管来改变环境,使鱼更难以提取他们接收的相同数量的信息。接下来,研究人员使管子朝着鱼的运动方向移动,使鱼更容易。在每种情况下,鱼立即增加或减少游泳,以确保他们获得相同数量的信息。当管子的运动给他们提供较少的感官反馈时,他们游得更远,当他们能够获得更少的努力时,他们游得更少。

“他们认识自己世界的行为受到不断监管,”新泽西理工学院的Eric Fortune说,他是这项研究的合着者。“我们认为这对人类也是如此。”

由于Cowan是一名机器人专家,而且该团队的大多数作者都是工程师,他们希望利用生物学的洞察力来构建具有更智能传感器的机器人。传感器现在很少成为机器人设计的关键部分,但这些发现使Cowan意识到它们应该是。

“令人惊讶的是,工程师通常不会设计以这种方式运行的系统,”约翰霍普金斯大学的研究生,该研究的第一作者Debojyoti Biswas说。“了解更多关于这些小型机芯如何工作的信息可能会为我们的智能设备提供新的设计策略来感知这个世界。”