B15:新智/人与自然
     
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2012年06月29日 星期五 放大 缩小 默认   
机器“头鱼”把鱼群带离险境
李忠东
■ 鱼形机器人模型
■ 以假乱真的鱼形机器人
■ 当“头鱼”机器人以一定的速度来回拍打尾巴时,鱼儿便开始跟在它后面游动
■ 把鱼形机器人部署在像石油泄漏一类受污染的水域里,可以把鱼群带离险境
  莫里吉奥·波费里博士是纽约大学理工学院著名的机械工程师,和他的团队一道致力于开发看起来像动物一样的机器人,旨在帮助自然界里的动物。他表示,人类从自然中获得灵感,开发出为己所用的机器。而此次却要把他们研制的发明反馈给自然界,为保护环境和野生动物做贡献。

  还是很小的时候,波费里就对动物颇感兴趣,长大后最喜欢去的地方之一是动物园。与此同时,他也对在日本漫画中看到的机器人情有独钟。波费里在实验室从事研发工作后,决定把这两种兴趣结合起来,开发鱼形机器人。 

  波费里博士通过研究发现,鱼儿为什么会以大规模协调的集体形式游动而形成鱼群,原来是率领群体的头鱼会留下尾迹,即身后一块被扰乱的水面。因为在另一条鱼的尾迹里游动比自个儿单独游泳需要的能量更少,所以许多鱼会尾随头鱼,组成了鱼群。

  “如果让鱼形机器人混迹于鱼群中,模拟鱼的动作,便可以使它们误以为它是‘头鱼’。鱼群的行为受到鱼形机器人的影响后会有所改变,结果乖乖地跟着它走。”波费里说,“把鱼形机器人部署在像石油泄漏一类受污染的水域里,可以把鱼群带离险境。它也能帮助鱼群躲开水下涡轮一类的人工障碍,化险为夷。”

  波费里团队认为,研制出的鱼形机器人要达到以假乱真的程度,使鱼群心甘情愿地接受它为自己的“头鱼”,关键有两条:一是必须有模有样,栩栩如生;二是靠来回拍打的灵活尾巴,推动自己前进。波费里指出,只有让鱼儿看到鱼形机器人的模样和游水的动作与自己没有什么两样,它们才能确认这只“头鱼”是自己种群的一分子,和它互动起来。 

  在实验中,研究人员把鱼形机器人摆在实验室的水通道里,让它的尾巴以不同的速度来回拍打。然后他们在水通道里放进美鳊鱼,测试它们用多久的时间接近鱼形机器人,是游在“头鱼”的前面还是后面。

  结果表明,如果鱼形机器人尾巴没有摆动,美鳊鱼不太理会。但是当它以一定的速度来回拍打尾巴时,鱼儿便开始跟在它后面游动。波费里解释道:“鱼儿之所以跟随鱼形机器人,喜欢在它身后被扰乱的水面游动,在于更省力。” 

  然而并不是所有的美鳊鱼都会这样做。波费里团队在研究了其中的原因后设想,可能需要设计和使用几种不同类型的“头鱼”机器人,每一种吸引或排斥不同的鱼,这样才能在江河湖海的水域里吸引尽可能多的“追随者”。

  波费里和他的团队还在研制一种“潜艇”机器人,可以帮助圈养鱼类和海洋动物。考虑到螺旋桨在“潜艇”外面可能会对动物造成伤害,研究人员准备开发一种“安全”的“潜艇”,所有的活动部件都装在里面。

  水族馆的训练员可以遥控“潜艇”机器人与海豹或海象等动物玩耍,例如把食物安放在“潜艇”上,让动物去搜寻。在大海里,海洋动物也可以以同样的方式追捕“猎物”。与野生动物相比,圈养动物的处境安全,生活也更有保障。  

  李忠东    

     
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