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仿生机器人或成为解决物种入侵的有力武器

作者: Jansfer

时间: 2019-09-19 13:50

近来,在全世界的很多淡水湖泊和河流中都发现,飙升的蚊虫种群已经摧毁了本地鱼类和两栖动物种群,绝大多数试图通过毒物或诱捕来控制蚊虫的方法不仅毫无成效,而且还给当地野生动物造成伤害。针对这一问题,科学家们想使用仿生机器人来理解和改变动物的行为。

众所周知,物种的入侵问题日益严重,特别是在本地鱼类和其他野生动物只能选择有限的湖泊和河流的情况下,这个问题显得更加棘手。近来,在全世界的很多淡水湖泊和河流中都发现,飙升的蚊虫种群已经摧毁了本地鱼类和两栖动物种群,绝大多数试图通过毒物或诱捕来控制蚊虫的方法不仅毫无成效,而且还给当地野生动物造成伤害。针对这一问题,科学家们想使用仿生机器人来理解和改变动物的行为。纽约大学Tandon工程学院教授Maurizio Porfiri带领一支来自纽约大学Tandon和西澳大利亚大学的跨学科研究团队展示了机器鱼的发明,以及与蚊虫斗争的方法。

Porfiri和一个合作者团队已经发布了第一个实验,以评估生物启发的机器鱼在蚊虫中引发恐惧相关变化的能力。并在“皇家学会期刊杂志“的最新一期刊载了“蚊子对生物启发和交互式机器人捕食者的行为和生命历史反应” 。大口黑鲈是蚊子的主要捕食者。他们的研究结果表明,即使短暂暴露于大口黑鲈的机器人复制品中,也可能引发蚊虫的有意义的压力反应,触发避孕行为和与能量储备损失相关的生理变化,这就意味着可能转化为较低的比率繁殖。

研究结果表明,在实验室环境中,一种能够完全复制大口黑鲈游泳模式和视觉外观的机器人鱼对蚊虫有着强大而持久的影响。该团队连续六周每周一次15分钟的时间将蚊子组暴露于机器人大口黑鲈。机器人的行为在试验之间变化。值得注意的是,在一些试验中,机器人被编程为结合基于与活蚊子的相互作用的实时反馈,并展示典型的捕食行为:游泳速度的快速增加。实时跟踪活鱼和复制品之间的相互作用并进行分析,以揭示机器人中仿生学程度与活鱼表现出的应激反应水平之间的相关性。蚊子的恐惧相关行为包括不游泳,探索不熟悉和潜在危险的开放空间的犹豫不决,以及不稳定的游泳模式。研究人员还测量了应激反应的生理参数,每周麻醉鱼以测量它们的重量和长度。体重减少表明反捕食者反应更强,导致能量储备减少。储量较低的鱼不太可能长期存活并将能量投入到未来的繁殖中,这些因素对野外的蚊子数量管理具有重要意义。

Porfiri的动力系统实验室因以前使用仿生机器人和活鱼来研究许多集体动物行为的机制而闻名,包括领导力,交配偏好,甚至酒精对社会行为的影响。除了开发为研究动物行为提供完全可控刺激的机器人之外,仿生机器人最大限度地减少了对实验动物的使用。来自西澳大利亚州大学生物科学系的福雷斯特研究员,该论文的主要作者Giovanni Polverino表示,需要进一步的研究来确定这些影响是否转化为野生种群,最终的结果还不能确定,但这是机器人解决蚊虫问题的力的具体证明,”目前正在开展更多工作,以建立新的有效工具来对抗入侵物种的传播。

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