Robofish：一个极其社会的机器人鱼有助于解开动物群体的集体模式

来自康斯坦茨大学，智力大学的研究团队，智力科学和雷布尼兹淡水生态学研究所（IGB）的研究小组，表明，动物的速度是集体行为模式的基础，而且最终，这是对群体级别的最强烈影响的速度更快。

由动物群体创造的壮观和复杂的视觉模式在一起以来的人类令人着迷于人类。想想一群椋鸟的高度同步运动，或梭子学校的圆形运动。来自康斯坦茨大学，智力大学的研究团队，智力科学和雷布尼兹淡水生态学研究所（IGB）的研究小组，表明，动物的速度是集体行为模式的基础，而且最终，这是对群体级别的最强烈影响的速度更快。该研究发表了皇家社会的生物学信函，对复杂的集体行为模式进行了新的洞察性质，并提供了可以帮助开发集体移动的机器人系统的知识，例如机器人群，无人驾驶汽车和无人机。

研究人员长期以来一直专注于确定集体模式的出现。由于行为实验，计算机模拟和现场观测的组合，很明显，实际上可以通过比较简单的规则来解释许多看似复杂的模式：如果他们过于接近，则远离别人，如果他们太加速了远方，否则以相同的速度移动并与您的群体配偶对齐。

“除了了解与他人的互动时签署的规则外，我们需要考虑弥补本集团并确定其对集体成果的影响的行为和特征，”Zukunftskolleg，大学科学家科学家博士博士说康斯坦茨和研究的主要作者。“在动物王国中，它一次又一次地发现，动物往往在他们的行为中彼此相当不同，例如在他们的活动，风险和社会行为方面。”在集体行为方面，这种行为异质性的后果是什么？以及如何考验其社会后果？

robofish被认为是一个特异性的

要解开集体行为的唯一差异的作用和这种行为的机制，研究团队建立了“robofish”，一个机器人鱼，不仅仅是现实地看起来和表现像巨乳 - 一个小型热带淡水鱼 - 还有以自然的方式与活鱼互动。实验者用Guppy将机器人鱼配对，并将其编程为始终遵循其伴侣并复制其动作，缺乏自己的任何运动偏好。然后，该团队使用高清视频跟踪和闭环反馈系统，让机器人鱼实时地对活鱼的行为。

“Robofish简单的互动规则之一是保持与其浅滩伴侣的恒定距离”David Bierbach博士，在胡柏林和IGB的柏林卓越集群“科学中，他们在柏林的卓越集群”科学中，是高级作者在纸上。“使用这条规则，我们的Robofish试图通过随时加速和减速时与活鱼一起保持相同的距离。此外，没有任何自己的运动偏好编程机器人鱼给了我们独特的机会，调查活鱼行为的差异如何导致组级差异。简而言之，通过我们独特的方法，我们可以隔离鱼类运动速度对这对的集体行为的影响。“

快速的吉斯成为更强大的领导者

研究人员首先通过观察在开放环境中单独观察它们的动作来量化GUPPIES的自然运动速度，并发现快速沟口倾向于移动时差异很大。当鱼类随后用robofish测试时，鱼和罗布什倾向于作为一对自然游泳。然而，研究人员观察到对成对之间的社会行为有很大差异：对孔雀鱼具有更快的运动速度的对，往往更加调整，更协调，更少的内聚力，而GUPPY成为更清晰的领导者。由于robofish根据每个和每个Guppy的相同相同的规则而表现，它是必须导致组级属性的这些差异的GUPE的瞬间速度。

通过涉及最先进的机器人，该研究表明，算法是集体行为模式的出现中的基本因素。由于速度的瞬间差异与分组动物之间的广泛表型性状相关，例如它们的大小，年龄和饥饿水平，该研究的结果可能有助于了解这种异质性在动物组中的作用。

使用互动Robofish的未来研究将侧重于集体行为的其他方面：例如，如果他们只是回应他们邻居的行为，动物就如何在同步行动？“我们希望改善Robofish的软件，以便它可以预测和预测活鱼的后续步骤，这被认为是动物的方式。” David Bierbach说。

理解这些机制不仅从根本上重要性揭示了有关提出的集体行为和决策的机制的信息，而且因为这种知识可以应用于人工系统并用于开发统称的机器，例如机器人群，无人驾驶汽车，无人驾驶汽车，和无人机。

参考：“集团级别模式从顽皮的速度出现，这是一个极其社会机器人鱼所揭示的速度W. Jolle W. Jolles，Nils Weimar，Tim Landgraf，Pawel Romanczuk，Jens KRause和David Bierbach，192020年9月16日，生物学界面.DOI：
10.1098 / rsbl.2020.0436