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几年前,一群美国蟑螂发现,在它们群体中突然出现了4个“陌生人”。不过这些闯入者的模样与它们并没有什么区别,就连气味也差不多。因此,蟑螂群体选择接受了这些“陌生人”,并欢迎它们加入自己的家庭中。
然而,新来者并不满足于只是成为这个群体中的普通一员,相反,它们开始积极地影响并改变着这个群体的行为。作为在夜间活动的生物,蟑螂通常喜暗避光,但当这群“陌生人”带头向亮处走去时,其余的蟑螂竟然也开始效仿它们的行为,紧随其后。
也许这些蟑螂永远都不会意识到,带领它们走向光明的根本不是蟑螂,甚至不是昆虫,实际上是被蟑螂信息素浸润过的微型移动机器人!
改变行为
大自然一直是机器人专家的灵感源泉,工程师常常在各种动物行为中摸索全新的设计思路,并建造一些奇异的机器人。例如,像蛇一样灵活游动的机器人、像壁虎一样会爬墙的机器人,还有像蝠鲼一样,能在水中“滑翔”的机器人……不过,如今科学家的目标早已不仅限于仿生学了。
目前,科学家已经打造了能够融入动物社会的机器人,但他们还希望让这些机器人影响并改变被融入动物群体的行为。“动物拥有群体行为的能力,那么机器人也应该有复制动物群体行为的能力。如果我们能够在这两者之间建立联系,那么很明显,它们将组成一个新的混合团队,一个同样能够完成集体行为的新群体。”比利时布鲁塞尔自由大学(VUB-Vrije Universiteit Brussel)物理学家乔斯·哈洛伊(Jose Haloi)说道。
以前文提及的蟑螂微型机器人为例,研究人员通过预先编写好的设计程序,让这些“蟑螂”诱骗真正的蟑螂跟着它,进入目标地点。正是通过这一研究项目,科学家验证了一个看似异想天开的想法:机器人可以融入生物有机体社会,并和动物合并成一个“生物混合(Biohybrid)”社会,形成一个紧密结合的新群体,而人类则可以利用机器人来干涉和影响生物群体的自然行为。
除了试图改变蟑螂的避光特性外,科学家也在尝试改变一些鱼类在水中游弋的形式,改变某些鸟类在天空飞行的模式,甚至改变蜜蜂养育后代的方式……
控制蟑螂
蟑螂和蚂蚁、蜜蜂一样,都是社会性动物,都会表现出一些集体性的行为。例如,它们不喜欢暴露在空旷的、容易被人发现的地方,因此都会寻找一些神秘阴暗的藏身之所,并聚集生活。哈洛伊和他的同事将蟑螂机器人称为InsBots。研究人员计划用InsBots来操纵蟑螂群体,代替真正的蟑螂做出具有影响力的决定。
第一步当然是要制造出一批在各个方面都可以以假乱真的蟑螂机器人,幸好研究人员只是需要一个仿冒品,而不是一个复制品,这对于机器人专家来说,可以减少很多工作量。在研究人员看来,动物机器人首先需要能够表现出与目标动物相关的一些信息,比如气味、活动方式等。那么,科学家就要掌握这些目标动物的社交信号,而不同物种的社交信号都是不同的,可以是听觉、视觉、嗅觉或触觉。只有仿冒了这些信号,机器人才能与它们有血有肉的“同伴”进行交流。
而蟑螂是通过气味来识别同伴的,因此,科学家将如同火柴盒大小的机器人InsBots,包裹在被蟑螂信息素浸泡过的滤纸里,让它们染上真正蟑螂的气味。然后,科学家将十几只蟑螂,安放在两个圆形场地上进行测试。一开始,大部分的蟑螂都会选择长时间地呆在那个相对阴暗的场地,只在27%的时间里,它们才会到那个相对明亮的区域活动。接着,研究人员将蟑螂机器人混入蟑螂群里,随后的情况就如文章开头描述的那样。最终,这个混合蟑螂群进入相对明亮区域的概率增加到了61%。这群蟑螂永远都不会知道,这些机器人被人为地设定了程序代码——偏好有光亮的地方。
替身母亲
在完成蟑螂机器人项目后,哈洛伊和瑞士洛桑联邦理工学院(?cole Polytechnique Fédérale de Lausanne)的机器人专家弗朗西斯科·蒙达达(Francisco Mondada),又选择了小鸡作为研究目标。
早在20世纪30年代,科学家就发现,刚出生的小鸡会将来到这个世界后第一眼看到的移动物体认作它们的母亲,包括某个人或移动的火车模型等,并对其产生终身不变的依赖性。动物习性学创始人、1973年诺贝尔生理学或医学奖获得者康拉德·洛伦兹(Conrad Lorenz)曾拍摄下了他与小鸡的合影照片:在他身后,形影不离地跟着一群摇摇摆摆的小鸡。由此可见,小鸡的替身母亲在外形上根本不需要与母鸡相像。但研究表明,如果这个替身母亲的体型与一只真正的母鸡相仿,那么让小鸡跟随和模仿的可能性更大。此外,在周围环境中,那个发出嘹亮声音的物体对小鸡来说,更有吸引力。
为此,哈洛伊和蒙达达设计了一个与母鸡大小相仿的圆柱体移动机器人,并为它配备了能够发出嘟嘟声的扬声器,还安装了几个显示颜色变化的指示灯。
他们让出生9个小时的小鸡,透过有机玻璃墙,看着这个被称为PoulBot的机器人来回走动,并让它不断发出嘟嘟声。在接受了3个小时的“印象课程”后,213只小鸡和PoulBot机器人被一起安置在了实验场地上。没过多久,就有约60%的小鸡紧跟着PoulBot在场地上四处转悠,而且有些小鸡还非常依赖这个机器人,甚至寸步不离。为了防止过于“忠诚”的小鸡被机器人的轮子刮伤,研究人员甚至得在它外面安装一个由有机玻璃制成的保险罩。
借助于PoulBot机器人,生物学家可以对小鸡的行为进行更深入的研究。“通过在小鸡群体中安插机器人,我们可以做一些有关动物社会性行为的实验。”蒙达达说道。例如,在一群小鸡中,当只有一小部分有强烈的母亲印象时,它们会有什么样的行为?它们的行为会随着年龄增长而有所改变吗?研究人员希望PoulBot能够在人类的控制下,帮助他们回答这些问题。
然而,新来者并不满足于只是成为这个群体中的普通一员,相反,它们开始积极地影响并改变着这个群体的行为。作为在夜间活动的生物,蟑螂通常喜暗避光,但当这群“陌生人”带头向亮处走去时,其余的蟑螂竟然也开始效仿它们的行为,紧随其后。
也许这些蟑螂永远都不会意识到,带领它们走向光明的根本不是蟑螂,甚至不是昆虫,实际上是被蟑螂信息素浸润过的微型移动机器人!
改变行为
大自然一直是机器人专家的灵感源泉,工程师常常在各种动物行为中摸索全新的设计思路,并建造一些奇异的机器人。例如,像蛇一样灵活游动的机器人、像壁虎一样会爬墙的机器人,还有像蝠鲼一样,能在水中“滑翔”的机器人……不过,如今科学家的目标早已不仅限于仿生学了。
目前,科学家已经打造了能够融入动物社会的机器人,但他们还希望让这些机器人影响并改变被融入动物群体的行为。“动物拥有群体行为的能力,那么机器人也应该有复制动物群体行为的能力。如果我们能够在这两者之间建立联系,那么很明显,它们将组成一个新的混合团队,一个同样能够完成集体行为的新群体。”比利时布鲁塞尔自由大学(VUB-Vrije Universiteit Brussel)物理学家乔斯·哈洛伊(Jose Haloi)说道。
以前文提及的蟑螂微型机器人为例,研究人员通过预先编写好的设计程序,让这些“蟑螂”诱骗真正的蟑螂跟着它,进入目标地点。正是通过这一研究项目,科学家验证了一个看似异想天开的想法:机器人可以融入生物有机体社会,并和动物合并成一个“生物混合(Biohybrid)”社会,形成一个紧密结合的新群体,而人类则可以利用机器人来干涉和影响生物群体的自然行为。
除了试图改变蟑螂的避光特性外,科学家也在尝试改变一些鱼类在水中游弋的形式,改变某些鸟类在天空飞行的模式,甚至改变蜜蜂养育后代的方式……
控制蟑螂
蟑螂和蚂蚁、蜜蜂一样,都是社会性动物,都会表现出一些集体性的行为。例如,它们不喜欢暴露在空旷的、容易被人发现的地方,因此都会寻找一些神秘阴暗的藏身之所,并聚集生活。哈洛伊和他的同事将蟑螂机器人称为InsBots。研究人员计划用InsBots来操纵蟑螂群体,代替真正的蟑螂做出具有影响力的决定。
第一步当然是要制造出一批在各个方面都可以以假乱真的蟑螂机器人,幸好研究人员只是需要一个仿冒品,而不是一个复制品,这对于机器人专家来说,可以减少很多工作量。在研究人员看来,动物机器人首先需要能够表现出与目标动物相关的一些信息,比如气味、活动方式等。那么,科学家就要掌握这些目标动物的社交信号,而不同物种的社交信号都是不同的,可以是听觉、视觉、嗅觉或触觉。只有仿冒了这些信号,机器人才能与它们有血有肉的“同伴”进行交流。
而蟑螂是通过气味来识别同伴的,因此,科学家将如同火柴盒大小的机器人InsBots,包裹在被蟑螂信息素浸泡过的滤纸里,让它们染上真正蟑螂的气味。然后,科学家将十几只蟑螂,安放在两个圆形场地上进行测试。一开始,大部分的蟑螂都会选择长时间地呆在那个相对阴暗的场地,只在27%的时间里,它们才会到那个相对明亮的区域活动。接着,研究人员将蟑螂机器人混入蟑螂群里,随后的情况就如文章开头描述的那样。最终,这个混合蟑螂群进入相对明亮区域的概率增加到了61%。这群蟑螂永远都不会知道,这些机器人被人为地设定了程序代码——偏好有光亮的地方。
替身母亲
在完成蟑螂机器人项目后,哈洛伊和瑞士洛桑联邦理工学院(?cole Polytechnique Fédérale de Lausanne)的机器人专家弗朗西斯科·蒙达达(Francisco Mondada),又选择了小鸡作为研究目标。
早在20世纪30年代,科学家就发现,刚出生的小鸡会将来到这个世界后第一眼看到的移动物体认作它们的母亲,包括某个人或移动的火车模型等,并对其产生终身不变的依赖性。动物习性学创始人、1973年诺贝尔生理学或医学奖获得者康拉德·洛伦兹(Conrad Lorenz)曾拍摄下了他与小鸡的合影照片:在他身后,形影不离地跟着一群摇摇摆摆的小鸡。由此可见,小鸡的替身母亲在外形上根本不需要与母鸡相像。但研究表明,如果这个替身母亲的体型与一只真正的母鸡相仿,那么让小鸡跟随和模仿的可能性更大。此外,在周围环境中,那个发出嘹亮声音的物体对小鸡来说,更有吸引力。
为此,哈洛伊和蒙达达设计了一个与母鸡大小相仿的圆柱体移动机器人,并为它配备了能够发出嘟嘟声的扬声器,还安装了几个显示颜色变化的指示灯。
他们让出生9个小时的小鸡,透过有机玻璃墙,看着这个被称为PoulBot的机器人来回走动,并让它不断发出嘟嘟声。在接受了3个小时的“印象课程”后,213只小鸡和PoulBot机器人被一起安置在了实验场地上。没过多久,就有约60%的小鸡紧跟着PoulBot在场地上四处转悠,而且有些小鸡还非常依赖这个机器人,甚至寸步不离。为了防止过于“忠诚”的小鸡被机器人的轮子刮伤,研究人员甚至得在它外面安装一个由有机玻璃制成的保险罩。
借助于PoulBot机器人,生物学家可以对小鸡的行为进行更深入的研究。“通过在小鸡群体中安插机器人,我们可以做一些有关动物社会性行为的实验。”蒙达达说道。例如,在一群小鸡中,当只有一小部分有强烈的母亲印象时,它们会有什么样的行为?它们的行为会随着年龄增长而有所改变吗?研究人员希望PoulBot能够在人类的控制下,帮助他们回答这些问题。