Science子刊:蜜蜂和鱼700公里隔空“对话”!机器人“同声传译”


Science子刊:蜜蜂和鱼700公里隔空“对话”!机器人“同声传译”

导读
让自然界中两种毫无交集的动物进行交流,听起来似乎是天方夜谭,但科学就是有这种奇特的能力,让原本不可能的事情变为可能。最近,瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的移动机器人组织(MOBOTS)就开展了一项有趣的实验——让相隔两地的蜜蜂和鱼群通过“同声传译”机器人进行交流,并通过交流影响彼此的行为方式。

作者:溪岚

编辑:Aliey



蜜蜂和斑马鱼这两种语言截然不同,生活环境也天差地别的生物要怎么进行交流呢?今天要介绍的这项实验告诉你,机器人可以充当这个跨界“翻译”。

说到机器人,小编要提一下移动机器人组织MOBOTS在2017年设计的仿生鱼机器人,这条机器鱼十分逼真,骗过了一群真正的斑马鱼。在研究员的操控下,最后斑马鱼们甚至开始跟随机器鱼的脚步。

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也正是这个契机,使得MOBOTS开始好奇是否能够通过机器人在两个不同物种间施加影响。于是MOBOTS联合了欧洲几所高校的实验室,开展了这项实验:

在相隔700公里的瑞士和奥地利的实验室中,分别放置一群蜜蜂和一群斑马鱼,在两个群体中各放置一个机器人“翻译”,用来接收动物发出的信号,并翻译成另外一个种群能够听懂的信号。

置于鱼群中的机器人就是MOBOTS的那条仿生鱼,可以发出两种信号:一个是通过改变形状、颜色、条纹等发出视觉信号;另一个是通过改变速度、振动和鱼尾运动等发出行为信号。

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而置于蜂群中的机器人,则要通过振动、空气运动及温度变化等方式发出信号。

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两个物种分别有两种行为选择模式:鱼群被放置在一个环形水缸中,可以选择顺时针游动或逆时针游动;蜜蜂则被放置在一个操作台上,内置两个终端,可以选择聚集在上方(左侧)的终端或下方(右侧)的终端附近。研究人员选择这两个物种是因为这两种动物都是群体生活的社会性物种,常常以组为单位进行活动。

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当一个物种选择其中一种运动方式时,另一端的机器人就会被激活。例如,当鱼群朝着逆时针方向游动时,机器鱼就会发送信号,激活蜂巢中位于上方(左侧)的机器人终端;反之,若鱼群顺时针游动,则蜂巢中下方(右侧)的机器人终端会被激活,以吸引蜜蜂聚集到该终端附近。

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最终,该实验的结果应该导致所有的鱼朝着一个方向游动,且所有的蜜蜂围绕着同一个相对应的终端。

研究人员进行了几次实验。

首先是单向实验,即用蜜蜂影响鱼群,以及用鱼群影响蜜蜂。

在单向输出信号大约6分钟后,大部分蜜蜂选择了聚集在左侧的终端附近,而鱼群也由机器鱼带头开始向逆时针方向游动。

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反过来,用鱼群影响蜜蜂的实验结果也与之相近。

其次是双向实验,让两个机器人同时接收并输出信号,检测是否双方能够在运动方式的选择上达成一致。

开始时,两个种群仍保持着自己的行为方式,场面一度十分混乱。

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但在二十多分钟后,鱼群和蜜蜂似乎达成了共识,蜜蜂都围绕在上方的终端附近,而鱼群也开始朝着逆时针方向游动。

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甚至二者的行为模式也一定程度上受到了对方的影响:

蜂群开始变得有些焦躁不安,并且不再像平常一样喜欢聚集在一起,而是四散开来。

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而鱼群则是比平常更多地聚集到了一起。

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对于这种现象,该研究的作者之一弗朗西斯科•蒙达达表示:“机器人的行为就好像它们是国际会议上的谈判者和口译员,通过各种信息的交流,两组动物逐渐达成了一个共同的决定。”

这项研究看起来只是一次有趣的实验,但它却有着非同一般的价值。科学家们认为,这项实验证明了一个概念,即人类可以让机器人来协调遥远群体之间的互动。同时该研究可以帮助机器人工程师开发出一种更有效的捕捉特定动物群体生物信号的方法,有助于进一步了解这些动物群体是如何互动的。

未来,这项研究可能会带来更好的监控动物行为的方法,并对它们施加一定的影响,例如,引导蜜蜂避开杀虫剂授粉,引导鸟类远离机场,引导野生动物远离污染地区等,以帮助动物塑造更好的生活环境。

该研究发表在了最新一期的Science Robotics杂志上。

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