Hogyan mozognak a halrajok?
Egy biológusokból és robotikai mérnökökből álló kutatócsoport olyan virtuálisvalóság-rendszert fejlesztett ki, amely segít megfejteni, hogyan mozognak együtt a halak rajokban. A kísérletek eredményeként a kutatók felfedeztek egy természetes „szabályozási törvényt”, amely összehangolja a zebrahalak mozgását.
Az ehhez hasonló kollektív viselkedések vizsgálata technológiai szempontból is előnyös lehet, példáu az önvezető járművek fejlesztéséhez. Ezért a kutatók robotautókon, drónokon és vízi járműveken is tesztelték azt az algoritmust, amelyet a halak viselkedésénél megfigyeltek. Úgy találták, hogy a szabályok ígéretes megoldást jelenthetnek a robotflották vezérlésére is.
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. A természet évmilliók alatt kifejlesztett megoldásai inspirálhatják a mérnöki rendszereket, de e robusztusság és rugalmasság mesterséges reprodukálása régóta kihívást jelent a kutatóknak.
A kísérlethez olyan virtuálisvalóság-rendszert fejlesztettek, amely a természetes rajviselkedést utánozza. Fiatal zebrahalakat helyeztek egyesével összekapcsolt tartályokba, ahol minden hal egy virtuális fajtársat kapott maga mellé. Ezek a valódi halak hologramszerű, vetített másolatai voltak, amelyeket az állatok úgy érzékeltek, mintha az velük egy térben úszna. A kutatók ezeket a virtuális halakat irányították, hogy megfigyeljék, hogyan reagálnak rájuk a valódiak. Így láthatóvá vált, hogy azok milyen vizuális ingerekre reagálnak.
A virtuális hal időnként a valós hal viselkedését követte, máskor pedig a felfedezett algoritmus vezérelte. A valódi hal pedig ugyanúgy viselkedett a virtuális mással, mintha az valódi fajtársa lenne, és a pozíciójára reagált, a sebességére viszont nem.
A kutatók a 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.A természetes „irányítási törvény” teljesítménye gyakorlatilag minden teszt során megegyezett a mérnökök által fejlesztett MPC-jével pontosság és energiafogyasztás terén, viszont sokkal egyszerűbb működéssel.
Az évek óta zajló kutatásnak korábban számos fázisa volt, ahol megfigyelték többek között, hogy miért gazdaságos a rajban mozgás, és, hogy hogyan szinkronizálják, vagyis hangolják össze a mozgásukat a halak a mellettük úszóval, késleltetve a reakciót, ahhoz hasonlóan, mint ahogy a két lábunkat tesszük egymás után járáskor.
A kutatás a németországi Konstanzi Egyetem Kollektív Viselkedés Kiválósági Klaszter és a Max Planck Állatviselkedéstani Intézet (MPI-AB) kutatóinak vezetésével készült, az Eötvös Loránd Tudományegyetem (ELTE) és a Massachusetts Institute of Technology (MIT) munkatársainak közreműködésével.
Forrás: MTI, ELTE | Borítókép: Unsplash
Köszönjük, ha megosztod ezt a cikket!
Hozzászólásokhoz gördülj a kapcsolódók alá!
ITT KÉRJ INGYENES HÍRLEVELET ✉️
Kedves olvasó,
ha nem vagy még támogató, lépj be a Klubba ITT. Csupán havi két kiló kenyér áráért elérsz minden támogatói tartalmat. Alkalmi támogatásra Paypalon keresztül van lehetőség (kattints a kis gombra!).
Ha egyik mód sem megfelelő, de szeretnéd támogatni a Cenwebet és a rezervátumot, akkor keress minket mailben a centauri16@gmail.com címen. Segítségedet előre is köszönjük!
még több hal
Vajon a madarak (seregélyek) is ezen az elven repülnek rajban? Vagy az egy más szisztéma?
Azt nem tudom, de mostanában akartam írni arról is, a seregélyek is népszerű kutatási témák ebből a szempontból.
Bizony, bizony!
Az ember még nagyon sokat tanulhat – és próbál is tanulni – más fajoktól.
Nemrég láttam egy filmben, hogy a kutatók a sáskarákot tanulmányozzák.
A sáskarák páncélja ugyanis olyan kemény, hogy a puskagolyó sem tudja áttörni. A karmával pedig iszonyatos erejű ütéseket tud mérni az áldozatára, és a karmainak semmi baja sem lesz. Azt vizsgálják, hogy milyen anyagból tevődik össze és milyen szerkezetű a sáskarák páncélja és karmai.
Hihetetlen, hogy matematikával le lehet írni magát a halak mozgást – vajon figyelembe veszik azt is, hogy milyen az együtt mozgó rajoknál a víz sűrűsége és a hőmérséklete? tenger, vagy óceán, vagy édesvíz? Mindig az képzeltem amikor megbűvölten néztem ilyen témájú videót igazi halakkal, hogy egyszerűen csak lekövetik a víz hullámzását, mozgását a mélyben. Az a hatalmas víztömeg egyben mozog és az apró haltestek hogyan is tudnak ekkora erővel szemben mozogni? . Lehet a titok a víz erejében van. Olyan ez nekem mint a szörfölés amikor meglovagolják a hullámokat- a halak meg a vízáramlatokat. A seregélyes videók is fantasztikusak – volt itt egyszer egy cikk , ahol egy kéményből jöttek elő?(bocs ha hülyeséget írtam)- az emberek meg oda vonultak és várták és fotózták.
Igen, ezek tényleg nagyon érdekes kérdések. A portlandi sarlósfecskékre gondolsz? 🙂
https://centauriweb.hu/archiv/madarakrol/madarakrol-mindenkinek/orult-portlandi-sarlosfecskek-lenyugozo-madarvonulas-amerikaban/
Igen-igen köszönöm!!