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2号站行为传送帮助实时研究社会互动

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心灵传送是科幻小说中的一个比喻,经常与《星际迷航》联系在一起。但也在探索不同的传送在纽约大学经脉工程学院,一个可以让研究人员研究社会行为的基础,研究入侵和本土物种保护自然生态系统之间的相互作用,探索捕食者和猎物的关系构成风险没有动物的福利,甚至人类/机器人接口调整。
 
由纽约大学Tandon学院教授Maurizio Porfiri领导的研究小组设计了一种新颖的方法,让身体分开的鱼相互交流,从而深入了解哪些线索会影响社会行为。
 
这个创新的系统被称为“行为远程传送”——把活生生的斑马鱼的全部行为和动作(ethogram)转移到一个远程的机器人复制品上——使研究人员能够独立地实时操纵支撑社会互动的多个因素。
 
这项名为“在无生命的机器人上行为传送个体图像:活体斑马鱼的社会互动实验”的研究发表在《iScience》细胞出版社期刊上。
 
团队,包括莫特Karakaya,博士生在纽约大学机械和航空航天工程学系的经脉,和西蒙Macri中心的行为科学和心理健康,史Superiore di Sanita罗马,设计了一个设置组成的两个独立的坦克,每个包含一条鱼和一个机器人副本。
 
在每一个鱼缸里,这对活鱼与斑马鱼复制品一起游动,与另一个鱼缸里活鱼的形态和运动模式相匹配。
 
一个自动跟踪系统对每个受试者的运动模式进行评分,然后通过一个外部机械手来控制在另一个水槽中游泳的机器人复制品。
 
因此,该系统可以在不到一秒的时间内将每条鱼的完整图传送到不同的鱼缸中,从而在两头距离较远的活的动物之间建立一个复杂的机器人介导的交互。
 
通过独立控制这些机器人的形态,该团队探索了在社会行为中外观和运动之间的联系。
 
研究人员发现,这个复制品在几乎所有的实验中(总实验时间的85%)都能传送鱼的动作,2号站注册登录在最大延迟小于0.2秒的情况下,有95%的准确率。通过对速度、转弯率和加速度等参数的等效分析,验证了鱼体轨迹复制的高精度。
 
Porfiri解释说,行为远程传输系统避免了使用机器人进行典型建模的限制。
 
由于现有的方法涉及使用社会行为的数学表征来控制复制品的运动,它们经常导致活体动物的非自然行为反应。”
 
Maurizio Porfiri,纽约大学Tandon学院教授
 
“但由于行为传送技术将活鱼的行为‘复制/粘贴’到机器人代理上,它在位置、速度、转弯率和加速度等因素方面提供了很高的精确度。”
 
Porfiri之前的研究证明机器人是可行的,因为斑马鱼的行为模型表明,可以让成群的斑马鱼跟随他们的机器人同行。
 
“对人类来说,社会行为体现在行为、习惯和实践中,这些行为最终定义了我们的个人生活和社会,”马克里补充道。
 
“这些依赖于复杂的过程,由个体特征——比如秃顶、身高、音高和着装——和行为反馈调节,这些通常很难被隔离的载体。”这种新方法表明,我们可以分离出对社交互动质量的影响,并确定哪些视觉特征真正重要。”
 
研究包括理解大鱼和小鱼之间的不对称关系,以及确定领导者/追随者角色的实验,其中一条大鱼和一个小复制品一起游泳,这个复制品反映了小鱼在另一个鱼缸里的行为,反之亦然。
 
卡拉卡亚说,研究小组惊讶地发现,是较小的鱼而不是较大的鱼主导了这种相互作用。
 
他说:“对于为什么会这样,目前还没有明确的结论,但其中一个原因可能是由于较小个体探索新空间的‘好奇’天性。”“在已知环境中,大鱼往往会带头;然而,在新环境中,较大和较年长的动物会小心行事,而较小和较年轻的动物可能会‘大胆’一些。”
 
该方法还发现,鱼类之间的相互作用不仅取决于运动模式,还取决于外表。
 
他补充说:“有趣的是,就像我们人类的情况一样,外表和社会交往之间是有关系的。”

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