Декілька років тому група американських тарганів виявила чотирьох незнайомців у своїй групі. Коротке розслідування показало, що чужаки пахли тарганами, і тому їх привітали в співтоваристві як тарганів. Однак новачки не хотіли поводити себе як їх порядні сусіди. Замість цього вони почали активно формувати поведінку групи. Нічні істоти, таргани зазвичай уникають світла. Але коли новачки попрямували до більш яскравого укриття, інші таргани пішли за ним.
Таргани не зрозуміли, що їх нові світлолюбні лідери зовсім не були доброзичливими комахами. Вони були крихітними мобільними роботами,
змащеними феромонами тарганів і запрограмованими на те, щоб обдурити живих істот так, щоб ті слідували за діями роботів. Демонстрація, що отримала назву проекту LEURRE була проведена групою європейських дослідників і підтвердила радикальну ідею про те, що роботи і тварини можуть бути об’єднані в «біогібрідне» суспільство. Суспільство в якому біологічні та технологічні організми утворюють єдине ціле.
Кілька вчених в даний час створили роботів, які можуть соціально інтегруватися в співтовариства тварин. Але справжня мета науковців – створити машини, які не тільки проникають в групи тварин, а й впливають на них, змінюючи те, як плавають риби, птахи літають, а бджоли дбають про свій молодняк. Якщо дослідження досягне успіху, ми зможемо використовувати роботів для управління домашньою худобою, в боротьбі з шкідниками, а також для захисту і збереження дикої природи. Отже, дорогі пухнасті і пернаті друзі, моторошні і повзучі істоти світу: готуйтеся до захоплення роботами.
Природа вже давно є джерелом натхнення для робототехніки. Інженери зазвичай беруть уроки з біології, щоб проектувати роботів, які рухаються по-новому. Створюють машини, які повзають як змії, крадуться як гекони, або велично ковзають як манта. Але коли в 2002 році був запущений LEURRE, дослідницька група вирішила вийти за рамки біомімікрія. Власне на час колективна поведінка стало гарячою темою в біології і робототехніці. «Ми почали думати, що з одного боку у нас є тварини, здатні підтримувати колективну поведінку, а з іншого боку у нас є роботи, створені роботами, здатними відтворювати таку ж колективну поведінка», – говорить Хосе Халл, фізик що працював науковим координатором LEURRE в Вільному університеті Брюсселю (Бельгія). «Якщо ми встановимо зв’язок між нашими і їхніми, то, очевидно, у нас буде змішана група, яка буде діяти спільно». Більш того, говорить Халл, дослідники вважали, що вони можуть використовувати роботів для впливу на природну поведінку групи.
Команда почала з тарганів, що не такі соціальні, як скажімо мурахи або бджоли, але демонструють деяку колективну поведінку. Зокрема, вони живуть разом у великих групах. Тарган, швидше за все ляже відпочити в гамаці там, де живуть інші таргани, ніж розпластається десь один. Халл і його колеги мали намір створити мобільних роботів, схожих на комах, або InsBots, які могли б маніпулювати групою для отримання справжніх життєвих рішень по розміщенню групи.
Першим кроком було створення роботів, які могли б змішуватися з живими тарганами. На щастя, машини не повинні були бути точними копіями комах. «Це хороша новина для робототехнікв, тому що дуже важко скопіювати тварину», – каже Халл, студент Паризького університету Дідро у Франції. «Важливим є те, що роботи посилають відповідні тваринні сигнали». Хитрість полягає в тому, щоб повторити кілька ключових соціальних сигналів комах. Які варіюються від виду до виду і можуть бути візуальними, слуховими, нюховими або тактильними, і які дозволять роботам спілкуватися зі своїми колегами з плоті і крові.
Таргани ідентифікують своїх товаришів по запаху, тому Халл і його колеги обмотали своїх InsBots розміром із сірникову коробку в фільтрувальний папір, просочений феромонами таргана. Вони помістили роботів разом з дюжиною справжніх тарганів на круглу арену, яка містила два різних укриття. Одне темніше від іншого. У більш ранніх випробуваннях справжні таргани віддавали явну перевагу темряві, вибираючи світлі укриття тільки в 27 відсотках випадків.
Коли дослідники представили InsBots, які були запрограмовані на те, щоб вони надавали перевагу більш світлим укриттям все змінилось. Рішення всієї групи щодо світла більш ніж подвоїлося – змішане суспільство тарганів і роботів виявилося в більш світлому укритті в 61% випадків.
Команда Халлоу надала переконливий доказ принципу, але дослідники мріяли зробити більше, ніж просто керувати тарганами. З тих пір як їх результати були опубліковані в журналі Science в 2007 році, вони з’ясовували як інтегрувати роботів в інші спільноти. В одному подальшому проекті Халл і Франческо Мондада, робототехніки з Швейцарського федерального технологічного інституту в Лозанні, Швейцарії, вирішили працювати з курчатами. І використовувати добре задокументований феномен синівської імпринтингу, при якому недавно вилупилені пташенята утворюють майже миттєві соціальні прихильності до своїх матерів. З 1930-х років біологи знали, що пташенята залишають можуть вибрати матір’ю практично любий об’єкт що рухається, та з яким вони стикаються в перші години свого життя. Це явище було добре задокументовано зоологом Конрадом Лоренцем, який був чудово сфотографований з виводком каченят, що чимчикують за ним.
Халл і Мондада знали, що їх сурогатній матері не потрібно було бути схожою на птицю. Але дослідження показали, що допоміг би хоча б приблизно відповідний розмір. Тому вони створили циліндричного мобільного робота розміром з курку. Крім того дослідження також показали, що курчата з більшою ймовірністю будуть фіксуватись на об’єктах, що створюють шум і виділяються від навколишніх предметів. Тому дослідники оснастили робота динаміком, який подав звуковий сигнал, і встановили кілька світлових сигналів, які відображали різні візерунки. Дев’ятигодинні пташенята дивилися крізь плексигласовую стіну на те як PoulBot подорожував взад і вперед. Після того, як кожне пташеня пройшло три з цих годинних сеансів імпринтингу, воно було поміщене на експериментальну арену з PoulBot.
Близько 60 відсотків з 213 протестованих курчат уважно стежили за PoulBot під час його круїзу по арені. Фактично, деякі з курчат були настільки ривіблені роботом, що дослідникам довелося загорнути робота в бампер з плексигласу, щоб птахи не потрапили під колеса робота. «Ми сказали:« Ого, їх може розчавити робот. Ми можемо вбити декого з них, якщо це буде продовжуватися », – згадує Халл.
Дякуючи дослідам з PoulBot, біологи можуть дізнатися нові відомості про поведінку птахів. «Маючи контроль над роботами, які знаходяться всередині групи, – каже Мондада, – ми можемо провести деякі експерименти з принципами роботи цих груп». Наприклад, як діє група курчат, коли сильно відбивається від основної отари? І чи змінюються такі дії з їх віком?
Дослідники все ще аналізують свої дані, але вони сподіваються, що PoulBot може допомогти відповісти на ці та інші питання – і зробити управління контрольованим, легко відтвореним способом. Роботи, в кінці кінців, є королями алгоритмів, здатними виконувати ті ж дії знову і знову.
Недавно дослідники вже почали використовувати біоміметичні роботи для дослідження поведінки тварин. Наприклад, за допомогою роботів дослідники з Техаського університету в Остіні продемонстрували дослід що доказав що самок жаб-тунгара приваблюють не тільки звуки чоловічих жаб’ячих криків, як це вже було відомо, але і вид їх мішечків, що роздувалися.
Роботи можуть також допомогти нам контролювати поведінку тварин поза лабораторією. Мондада представляє світ, в якому, наприклад, роботи виганяють курей погуляти зі своїх курників вранці і повертають вночі. Робо-вівця або інша худоба могла б управляти справжніми стадами. (У 1999 році роботизована вівчарка на ім’я Ровер зігнала зграю качок і відвезла їх в призначене місце. Однак робот не був призначений для того, щоб дружити з качками або налагодити з ними інший соціальний зв’язок. І, ймовірно, спрацював просто налякавши птицю.
Беручи до увагу соціальну поведінку тварин і канали комунікації, фермери можуть управляти своєю домашньою худобою більш «природним», гуманним способом, говорить Мондада, без необхідності покладатися на обмежувальні фізичні заходи, такі як електричні паркани або колючий дріт.
Для Мауріціо Порфирія, інженера Політехнічної школи Нью-Йоркського університету, який побудував серію роботизованих риб, захист диких тварин завжди була основною метою. «Я відчував, що вся ця технологія, була натхненною природою, але ніколи не використовувалася в самій природі», – говорить Порфирій.
Порфирій сподівається розробити роботизовану рибу, яка поведе диких риб подалі від таких небезпек, як розливи нафти и греблі. Його роботи досі розробляються. Використовуючи водяний тунель, щоб відтворити умови, з якими риба може зіткнутися, плаваючи в проточній річці, він виявив, рухи робота моторизованим хвостом з потрібною частотою, викликає реакцію інших риб. І ті пливуть за ним як живі золоті блискітки.
Роботи можуть також відваджувати небажані види. За останні кілька років Порфирій розробив мобільного робота, схожого на рибку даніо. Робот покритий яскраво-синіми і срібними смугами, з кількома плямами жовтого пігменту, і має злегка округлу форму плодовитої самки риби. У дослідженні, опублікованому в минулому році, Порфирій показав, що, хоча робот приваблює рибок даніо, він відштовхує личинок комарів, агресивних інвазивних видів.
За минуле століття люди просували свій вплив на місця, де колись розмножувались багато видів комарів. І заселили водойми рибою.Тепер в природному середовищі комарів на них полюють яскраво забарвлені сонячні риби. Тому, коли комар дивився на робота з його електричною синьою і жовтою фарбою, він сприймав його як хижака і налякався. За словами Порфирія, в один прекрасний день подібні роботи можуть бути розгорнуті в дикій природі, щоб не допустити проникнення інвазивних видів в критичні місця проживання людей чи тварин.
Зараз Порфирій розширює досліди, намагаючись зрозуміти, як об’єднати більше одного робота в групу риб. «Непрактично мати одного робота, керуючого великою групою», – говорить він. «Так що, вам потрібно кілька роботів. Як ці роботи повинні координувати дії один з одним, щоб впливати на поведінку групи? Це фундаментальне питання.
В останніх дослідах Халлоу і Мондади намагаються здійснити той жу фокус з рибками даніо, що і колись з тарганами, використовуючи групу біометричних роботів для маніпулювання вибором притулку тваринами. Роботи є частиною ASSISIbf, п’ятирічного проекту, запущеного в минулому році, в якому беруть участь вчені з шести європейських країн. (Проект названий на честь святого Франциска Ассизького, який, як відомо, володів даром спілкування з тваринами.)
Крім роботи з рибками даніо, вчені також розробляють мережу з 64 роботів для взаємодії з бджолами. Роботи, які все ще знаходяться в розробці, будуть генерувати тепло, світло, вібрації і електромагнітні поля – всі ці стимули, як відомо, впливають на поведінку бджіл. Дослідники сподіваються, що зможуть використовувати комбінацію цих стимулів, щоб спонукати бджіл збиратися в одному конкретному місці. «Як тільки ми зможемо це зробити, ми будемо виконувати інші завдання, такі як поділ групи бджіл на два рої або чотири суб-рої або маневрування навколо рою», – каже Томас Шмікль, зоолог з Університету Граца в Австрії. Він керує проектом. Зрештою, каже Шмікль, бджолярі можуть встановити таку роботизовану систему в вулику, використовуючи її, наприклад, для того, щоб бджоли могли здійснювати більше запилювань.
Інший варіант полягає в тому, щоб використовувати роботів, щоб маніпулювати бджолами-няньками, щоб ті краще піклуватися про виводок колонії. Якщо більше личинок доживе до дорослого життя, це може допомогти збільшити популяцію бджіл і забезпечити більше запилювачів, котрі доглядають за нашими харчовими культурами. «У виводку медоносної бджоли завжди є втрати, але якщо ми зможемо контролювати медсестер, ми, ймовірно, зможемо вплинути на втрати», – каже Шмікль.
В рамках незв’язаного проекту вчені з Вільного університету Берліна в Німеччині розробили робота-бджолу, який може виконувати базовий танець вигинання – складну серію рухів, які бджоли природним чином виконують, швидш за все, для спілкування один з одною про знаходжання джерела їжі. Після доопрацювання роботи, які володіють вигинанням, потенційно можуть бути використані для того, щоб змусити справжніх бджіл летіти в певні місця.
Це був би не перший випадок, коли сторонн сила маніпулює бджолами, прикидаючись однією з членів групи. Деякі орхідеї, наприклад, обманюють бджіл-самців, щоб запилювати їх, показуючи пелюстки в формі звабливих бджіл-самок.
Такий симбіоз роботів і звірів може зміцнити суспільство тварин. Невелике робо-лідерство може привести до зростання кількості особин вимираючих видів.
