讓動物“屈服”於機器人
覽·科學
作者:方陵生
幾年前,一群美國蟑螂發現,在它們群體中突然出現了4個“陌生人”。不過這些闖入者的模樣與它們並沒有什麼區別,就連氣味也差不多。因此,蟑螂群體選擇接受了這些“陌生人”,並歡迎它們加入自己的家庭中。
然而,新來者並不滿足於隻是成為這個群體中的普通一員,相反,它們開始積極地影響並改變著這個群體的行為。作為在夜間活動的生物,蟑螂通常喜暗避光,但當這群“陌生人”帶頭向亮處走去時,其餘的蟑螂竟然也開始效仿它們的行為,緊隨其後。
也許這些蟑螂永遠都不會意識到,帶領它們走向光明的根本不是蟑螂,甚至不是昆蟲,實際上是被蟑螂信息素浸潤過的微型移動機器人!
改變行為
大自然一直是機器人專家的靈感源泉,工程師常常在各種動物行為中摸索全新的設計思路,並建造一些奇異的機器人。例如,像蛇一樣靈活遊動的機器人、像壁虎一樣會爬牆的機器人,還有像蝠鱝一樣,能在水中“滑翔”的機器人……不過,如今科學家的目標早已不僅限於仿生學了。
目前,科學家已經打造了能夠融入動物社會的機器人,但他們還希望讓這些機器人影響並改變被融入動物群體的行為。“動物擁有群體行為的能力,那麼機器人也應該有複製動物群體行為的能力。如果我們能夠在這兩者之間建立聯係,那麼很明顯,它們將組成一個新的混合團隊,一個同樣能夠完成集體行為的新群體。”比利時布魯塞爾自由大學(VUB-Vrije Universiteit Brussel)物理學家喬斯·哈洛伊(Jose Haloi)說道。
以前文提及的蟑螂微型機器人為例,研究人員通過預先編寫好的設計程序,讓這些“蟑螂”誘騙真正的蟑螂跟著它,進入目標地點。正是通過這一研究項目,科學家驗證了一個看似異想天開的想法:機器人可以融入生物有機體社會,並和動物合並成一個“生物混合(Biohybrid)”社會,形成一個緊密結合的新群體,而人類則可以利用機器人來幹涉和影響生物群體的自然行為。
除了試圖改變蟑螂的避光特性外,科學家也在嚐試改變一些魚類在水中遊弋的形式,改變某些鳥類在天空飛行的模式,甚至改變蜜蜂養育後代的方式……
控製蟑螂
蟑螂和螞蟻、蜜蜂一樣,都是社會性動物,都會表現出一些集體性的行為。例如,它們不喜歡暴露在空曠的、容易被人發現的地方,因此都會尋找一些神秘陰暗的藏身之所,並聚集生活。哈洛伊和他的同事將蟑螂機器人稱為InsBots。研究人員計劃用InsBots來操縱蟑螂群體,代替真正的蟑螂做出具有影響力的決定。
第一步當然是要製造出一批在各個方麵都可以以假亂真的蟑螂機器人,幸好研究人員隻是需要一個仿冒品,而不是一個複製品,這對於機器人專家來說,可以減少很多工作量。在研究人員看來,動物機器人首先需要能夠表現出與目標動物相關的一些信息,比如氣味、活動方式等。那麼,科學家就要掌握這些目標動物的社交信號,而不同物種的社交信號都是不同的,可以是聽覺、視覺、嗅覺或觸覺。隻有仿冒了這些信號,機器人才能與它們有血有肉的“同伴”進行交流。
而蟑螂是通過氣味來識別同伴的,因此,科學家將如同火柴盒大小的機器人InsBots,包裹在被蟑螂信息素浸泡過的濾紙裏,讓它們染上真正蟑螂的氣味。然後,科學家將十幾隻蟑螂,安放在兩個圓形場地上進行測試。一開始,大部分的蟑螂都會選擇長時間地呆在那個相對陰暗的場地,隻在27%的時間裏,它們才會到那個相對明亮的區域活動。接著,研究人員將蟑螂機器人混入蟑螂群裏,隨後的情況就如文章開頭描述的那樣。最終,這個混合蟑螂群進入相對明亮區域的概率增加到了61%。這群蟑螂永遠都不會知道,這些機器人被人為地設定了程序代碼——偏好有光亮的地方。