Megfejthetik a halrajmozgások titkait

Mivel az ilyen kollektív viselkedés technológiai szempontból is előnyös lehet – például autonóm járművek irányításában –, a kutatók robotautókon, drónokon és vízi járműveken is tesztelték az algoritmus hatékonyságát, és megállapították, hogy a halak által használt kölcsönhatási szabályok ígéretes megoldást jelenthetnek robotflották jövőbeli vezérlésére is – tették hozzá.

A halak a koordinált mozgás mesterei és bár rajaikban nincs vezető, az egyedek képesek formációban maradni, elkerülni az ütközéseket, és rugalmasan reagálni a környezeti változásokra. E robusztusság és rugalmasság mesterséges reprodukálása régóta kihívást jelent a mérnökök számára – olvasható az összegzésben.

A kutatók most újabb lépést tettek a megoldás felé azzal, hogy szabadon mozgó halakkal végzett kísérleteikhez virtuális valóságot alkalmaztak – írták.

– idézi a közlemény a tanulmány első szerzőjét, Liang Li-t, a Konstanzi Egyetem munkatársát.

„Felfedezésünk izgalmas lehetőségeket nyit a robotika és az autonóm járművek jövőbeli tervezése előtt” – idézi az összegzés a tanulmány másik társszerzőjét, Nagy Mátét, az ELTE kutatóját.

A tájékoztatás szerint a kutatók olyan virtuális valóság rendszert alkalmaztak, amely a természetes rajviselkedést utánozza. Fiatal zebrahalakat helyeztek egyesével összekapcsolt tartályokba, ahol minden hal szabadon kommunikálhatott fajtársainak virtuális leképezéseivel, azaz „avatárjaival”.

Minden virtuális hal egy valódi hal „hologramszerű” vetített másolata volt, amelyet az állatok úgy érzékeltek, mintha az velük egy térben úszna. Ez a teljesen immerzív, három dimenziós környezet lehetővé tette a kutatók számára, hogy szabályozzák a vizuális ingereket, és megfigyeljék, hogyan reagálnak rájuk a halak.

A közlemény szerint a magas szintű kontroll láthatóvá tette, milyen vizuális jelek irányítják a halakat – vagyis mi áll a rajviselkedés működése mögött, hogyan oldják meg a halak a mozgáskoordináció összetett problémáját. A megoldás egy egyszerű szabály volt, amely kizárólag a szomszédos egyedek észlelt pozíciójára épült – nem pedig azok sebességére.

– olvasható az összegzésben.

Mint írják, a speciális Turing-teszt során egy valódi hal együtt úszott egy virtuális hallal, amely időnként a valós hal viselkedését követte, máskor pedig a felfedezett algoritmus vezérelte. A valódi hal nem tudta megkülönböztetni a kettőt – ugyanúgy viselkedett igazi fajtársával, mint az algoritmus által vezérelt virtuális követővel.

A kutatók az általuk felfedezett szabályt robotautók, drónok és hajók rajába is beépítették. A robotoknak azt a feladatot adták, hogy kövessenek egy mozgó célt vagy a zebrahalak algoritmusa, vagy az autonóm járművekben elterjedt Model Predictive Controller (MPC) szabályai alapján – olvasható a közleményben.

A természetes „irányítási törvény” teljesítménye gyakorlatilag minden teszt során megegyezett a mérnökök által fejlesztett MPC-jével pontosság és energiafogyasztás terén, viszont sokkal egyszerűbb működéssel – áll az összegzésben.