仿生机器动物有哪些 仿生机器动物让人类打开全新的认知( 二 )


二、 机器隼狩猎 当隼来袭时,一群鸽子会有什么反应?经典的“自私牧群原理”假设,每只鸽子都会在遇袭时努力挤进鸽群中间,从而导致捕食者带走其他不幸的同伴 。但这个想法并不容易验证 。隼的每一次攻击都不相同——起始位置的高度及角度都可能不同,而所有这些变化都会影响鸽子的反应 。因此,英国埃克塞特大学的行为生态学家丹尼尔·桑基开始使用机器隼 。
“这种可控的方式非常利于研究 。”桑基说,“你可以确保在放飞鴿子时,隼总是正好落后20米,并且可以重复操作 。”此外,他指出,机器隼对鸽子来说更安全 。“据我所知,曾经发生过一只训练有素的隼消灭了一群鸽子的事 。”
一名隼爱好者用他的机器隼帮助了桑基 。除了多出一个驱动它的螺旋桨,这只机器隼的外表可谓栩栩如生 。桑基反复“攻击”了一群信鸽,同时通过GPS跟踪每只鸽子的位置 。他发现,与“自私牧群原理”相反,鸽子在受到攻击时并没有努力往鸽群中间挤 。

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机器隼“攻击”鸽群 。
此外,桑基的分析表明,这些鸽子大多试图与同伴同向飞行,这样鸽群就能一致躲避攻击,而不会有任何鸽子掉队落入捕食者的手中 。“这表明,它们可以通过团结协作一起逃离捕食者,并且不牺牲任何同伴 。”桑基说 。虽然没有确凿的证据,但这表明鸽群可能是有合作精神的,它们并不自私 。
三、 机器鱼在鱼群中鱼群里的哪条鱼最有可能成为首领?大多数研究表明,体型较大的鱼往往对鱼群的前进方向影响较大 。大鱼通常更年长、更有经验,而且它们的行为也与鱼群中的小鱼不同 。但这些因素中的哪一个对成为鱼群首领影响最大?这很难用真正的鱼来测试 。“你怎么才能让一条大鱼表现得像一条小鱼呢?这些都只能用机器动物来测试 。”柏林洪堡大学的动物行为学家延斯·克劳泽说 。他在2021年的《控制方法、机器人技术和自动系统年评》中与人合作撰写了行为学研究中有关机器动物的综述 。
克劳泽和他的同事研发了机器鱼——一种安装在磁性底座上的3D打印孔雀鱼模型,由水箱下方的电动装置驱动 。两个与计算机相连的摄像机可以让机器鱼即时对同伴们的行为作出回应 。
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鱼群将机器鱼视作了同类 。
他们发现,只要模型有眼睛并且色彩图案与真鱼大致相似,孔雀鱼就会把模型当作普通活体鱼,并作出反应 。这让研究人员能够在保持其他条件相同的情况下,更换更大或更小版本的机器鱼,以便单独研究体型大小的影响 。他们发现,孔雀鱼果然倾向于追随个头更大的机器鱼首领 。该团队还使用机器鱼来研究个体鱼的行进速度如何影响群体行为 。
团队还发现了另一个关于鱼群首领的令人惊讶的事实:社交礼节很重要 。他们早期版本的控制程序会导致机器鱼过于靠近同伴,这迫使真正的鱼后退以保持距离 。“我们有一些机器鱼还会追逐活体鱼 。”克劳泽回忆道 。后来,团队对机器鱼进行了调整,以便让它们保持礼貌的社交距离 。而新版的“社交能手”机器鱼用事实证明,它们在吸引追随者方面有绝对优势 。
四、机器白蚁集结成群先前的研究都是让机器动物进入活体动物群,以刺激活体动物作出反应 。此外,还有一种单独使用机器动物来解析动物行为的方法:对一群机器动物进行编程,使其遵循你所知的真实动物的行为规律,看看它们是否能复刻真实动物的行为方式 。


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