哈佛科學家開發的機器魚可自主組成「魚群」 並作為「搜索隊」工作

哈佛懷斯生物啟發工程研究所的研究人員創造了一套魚形水下機器人,它們可以自主導航並找到對方,並合作執行任務。就像航空無人機在一個又一個行業中證明自己的價值一樣,水下無人機可能會徹底改變生態學、航運和其他希望在水下持久存在但又難以探索的領域。

哈佛科學家開發的機器魚可自主組成「魚群」  並作為「搜索隊」工作

在過去的幾年里,人們看到了有趣的新型自主水下航行器-這些對於在開放水域巡航來說是有效的,但對於在珊瑚礁或碼頭的角落里工作來說卻不是。

為了達到這個目的,懷斯生物啟發工程研究所的研究人員專門創造出模仿自然界的機器人。根據發表在《科學機器人》上的一篇新論文,研究共同作者Florian Berlinger、Melvin Gauci和Radhika Nagpal決定不僅要模仿魚的形狀,還要模仿它與同伴的互動方式。

在受到潛水過程中魚群的景象啟發後,Nagpal一直在追問這個問題。「我們如何創造出能表現出這種集體一致性的人工替代物?在這種情況下,整個集體仿佛是一個單一的替代物?」

他們的答案是Blueswarm,是一系列小型的 “Bluebots”,這被3D打印成魚的形狀,用鰭代替螺旋槳,用攝像頭代替眼睛。Bluebots還模仿自然界的創新生物發光技術,用LED燈點亮,就像一些魚類和昆蟲發出信號的方式。LED脈沖會根據每個機器人的位置和對「鄰居」的了解而改變和調整。

哈佛科學家開發的機器魚可自主組成「魚群」  並作為「搜索隊」工作

利用攝像頭和最前面的光傳感器的簡單感官、基本的游泳動作和LED,Blueswarm會自動組織自己的群體游泳行為,建立一個簡單的 “銑削 “模式,當新的機器人從任何角度投放進來時,都能適應。

這些機器人也可以一起完成簡單的任務,比如尋找東西。如果給這組機器人的任務是在他們所在的水箱中找到一個紅色的LED,它們可以各自獨立尋找,但當其中一個機器人找到它時,它就會改變自己的LED閃爍,以提醒和召喚其他機器人。

這些機器人可以在不驚動海洋生物的情況下,安全地靠近珊瑚礁和其他自然特徵,監測它們的健康狀況,或者尋找它們的相機眼睛能夠探測到的特定物體。或者它們可以在碼頭和船隻下面蜿蜒遊走,檢查船體,比單艘船更有效。也許它們甚至可以在搜索和救援中發揮作用。

哈佛科學家開發的機器魚可自主組成「魚群」  並作為「搜索隊」工作

這項研究還推進了對動物如何以及為什麼首先聚集在一起的理解:

「通過這項研究,我們不僅可以建立更先進的機器人集體,還可以了解自然界的集體智慧。魚類在群游時必須遵循比我們的機器人更簡單的行為模式。這種簡單性是如此美麗,卻很難被發現。」Berlinger說。「已經有其他研究人員主動聯系我,希望用我的Bluebots作為魚類的代用品,進行魚類游泳和成群的生物學研究。他們歡迎Bluebot躋身於他們的實驗室魚類,這讓我非常高興。」

來源:cnBeta