3D-моделирование приближает создание рыб-роботов
Международная команда ученых, в которую вошли исследователи из Сколтеха, показала, что рыба в стае способна по перепадам давления воды на свой бок ощущать положение и движение хвоста соседа. Этот механизм позволяет рыбам синхронизировать свои движения и группироваться так, чтобы плыть с минимальным расходом энергии. Результаты исследования помогут предсказывать миграции рыб и создавать энергоэффективных и незаметных исследовательских роботов. Статья опубликована в журнале Frontiers in Robotics and AI.
Считается, что рыбы в стае экономят энергию, регулируя взаимное расположение и подстраиваясь под движения друг друга. Но чтобы делать это в темноте или мутной воде, одного зрения недостаточно.
«В этой работе мы моделируем совместное перемещение в спокойных водах красноносой тетры в количестве двух рыбок с разными вариантами взаимного расположения. Мы рассматриваем сигналы в виде перепадов давления, которые доходят от одной рыбки до другой. Хотя неизвестно, как эти сигналы обрабатываются, по крайней мере становится ясно, что они действительно достигают органов чувств на боку рыбы, выделяются на фоне внешнего шума и содержат информацию о положении и движении хвоста соседа», — говорит соавтор исследования Дмитрий Коломенский.
В будущих исследования ученые планируют рассмотреть более шумные и, следовательно, реалистичные среды, а также увеличить количество моделируемых рыб. Кроме того, искусственный интеллект мог бы помочь понять, как рыбы обрабатывают полученные сигналы. Сейчас модульные и коллективные решения представляют собой актуальный тренд в робототехнике. Стаи роботизированных рыб, оснащенных датчиками давления, могут получать гидродинамическое преимущество от перемещения в группе. В будущем они смогут заменить более крупные автономные подводные аппараты для исследования кораблекрушений. Рыбороботы могут оказаться удобны для изучения поведения жителей океана.
Помимо прочего, понимание того, как рыбы экономят полученную из пищи энергию за счет перемещения стаей, полезно для расчетов, по которым предсказывают миграцию значимых для рыболовства видов.