研究稱機器魚已「學會」根據水流匹配自己的游泳速度

據外媒New Atlas報道,魚類有一個被稱為側線的感覺系統,它可以讓它們探測水中的運動、振動和壓力梯度。科學家們現在已經給一種機器魚賦予了它自己版本的側線系統,讓它決定最佳的游泳速度。

研究稱機器魚已「學會」根據水流匹配自己的游泳速度

這項研究有來自德國馬克斯·普朗克智能系統研究所、首爾國立大學和哈佛大學的研究人員參與。他們創造了一個以魚為靈感的軟體機器人,它能夠在通過水箱的水流中原地游動。

它之所以能做起伏的游泳運動,是因為它的身體兩側有一系列相連的硅膠室。空氣被交替地注入一側的腔室,並從另一側的腔室中排出–這使得充氣的一側膨脹並向外彎曲,而放氣的一側則向內彎曲。

研究稱機器魚已「學會」根據水流匹配自己的游泳速度

機器魚的側線系統由兩條液態金屬填充的硅膠微通道組成,貫穿每一側的長度。當這些通道中的每一條都被拉伸,而身體的那一側彎曲時,里面的液態金屬的電阻就會增加。因此,通過監測電阻的變化,可以確定給定數量的氣壓會使機器人的身體起伏多大。

科學家們接着建立了一個自我學習的循環,與機器人相連的計算機測量出水流速度的變化,然後根據這些信息自動調整氣壓。這樣做使得機器魚能夠持續保持與水流速度相匹配的游泳速度。在河流等自然環境中,這將使機器魚在不前進時不會被沖到下游。

研究稱機器魚已「學會」根據水流匹配自己的游泳速度

「這個機器魚將使我們能夠測試和完善有關游泳動物神經力學的假設,以及幫助我們改進未來的水下機器人,」馬克斯·普朗克智能系統研究所的Ardian Jusufi博士說。「除了首次在水下動態條件下表徵軟應變傳感器,我們還開發了一種簡單靈活的數據驅動建模方法,以便設計我們的游泳反饋控制器。」

研究稱機器魚已「學會」根據水流匹配自己的游泳速度

有關該研究的論文近日發表在《先進智能系統》雜志上。

來源:cnBeta