Populaire Berichten

Editor'S Choice - 2019

Robotica-gebaseerde studie biedt inzicht in interacties tussen roofdieren en prooien

Anonim

Onderzoekers hebben onlangs een geavanceerd inzicht verworven in een verscheidenheid aan processen via het informatietheoretische concept van transferentropie. Tegenwoordig zijn wetenschappers in staat om gekoppelde dynamische systemen zoals functionele verbindingspatronen in de hersenen en klimaatpatronen over de hele wereld uit te leggen. Onderzoekers van de afdeling mechanische en ruimtevaarttechniek in New York University in Brooklyn vonden deze methode veelbelovend voor het bevorderen van ons begrip van dierlijk gedrag, met name in verband met roofdier-prooi-interacties.

advertentie


Een onderzoeksteam onder leiding van Maurizio Porfiri, professor aan de universiteit van New York, bracht een op robotica gebaseerd onderzoek naar de informatiestroom in roofdier-prooi-interacties, en testte de geldigheid van transfer-entropie bij het trachten de causale invloeden van het systeem te begrijpen. Ze rapporteren hun bevindingen deze week in het tijdschrift Chaos, van AIP Publishing.

Specifiek bestudeerde het team de gedragsreactie van een zebravis onderworpen aan een angst opwekkende robotstimulus, gemodelleerd naar de morfofysiologie van een rode tijger oscar vis. Ze programmeerden de robotbedreigingen voor activering langs specifieke trajecten om een ​​gecontroleerde, eenrichtingsgerichte informatiestroom tot stand te brengen. De roofdierbeweging in deze interactie was onafhankelijk van de reactie van de prooi.

"Iets wat vanuit gemeenschapsoogpunt erg belangrijk is, is om robotica en dynamische systemen samen te voegen om vragen in dierengedrag aan te pakken, " zei Porfiri.

Zoals verwacht door de onderzoekers was transfer entropie in staat om de causale relatie tussen experimentele waarnemingen te isoleren, en ze waren in staat om een ​​eenduidige informatiestroom van de stimulus naar de zebravis te laten zien.

Uitbreiding van hun validatie van transfer entropie in de gecontroleerde op robotica gebaseerde opstelling, het onderzoeksteam bestudeerde interacties tussen een zebravis en een levende rode tijger oscar vis (waarvan de reactie op de zebravis niet kon worden gecontroleerd). In tegenstelling tot de op robotica gebaseerde interactie, identificeerde transfer entropie niet overdreven een richting van informatiestroom in de aanwezigheid van een levend roofdier. Dus niet alleen werd de zebravis beïnvloed door het roofdier, maar ook het roofdier reageerde op de zebravis, in een tweerichtingsinteractie.

"We kunnen, vanuit onbewerkte gegevens, begrijpen dat zowel het roofdier als de prooi hun gedrag aanpassen zodra men zich in de aanwezigheid van elkaar bevindt, " zei Porfiri.

Om een ​​biologische basis te leggen voor het waargenomen verschil in informatiestroom, bestudeerden Porfiri en zijn groep de specifieke reacties van het roofdier als reactie op de aanwezigheid van de prooi. Hoewel hun experimentele opzet de habitat van de vis van de rode tijger oscar niet volledig kon repliceren, observeerden ze basale gedragsreacties die in het wild werden waargenomen, waarbij werd geverifieerd of het natuurlijke jachtinstinct van de vis nog steeds een rol speelde in hun reacties.

Hoewel er nog meer te begrijpen is over het gedrag van prooien en roofdieren, hebben de onderzoekers de geldigheid van transfer-entropie aangetoond om een ​​oorzaak-en-gevolgproces te vinden, wat belangrijke implicaties heeft voor wetenschap en techniek. Dit is vooral interessant vanuit het perspectief van de vele mogelijke manieren waarop robotica ons kan helpen begrijpen hoe soorten informatie delen en gebruiken.

advertentie



Verhaal Bron:

Materiaal geleverd door American Institute of Physics . Opmerking: inhoud kan worden bewerkt voor stijl en lengte.


Journal Reference :

  1. Daniele Neri, Tommaso Ruberto, Gabrielle Cord-Cruz, Maurizio Porfiri. Informatietheorie en robotica ontmoeten elkaar om interacties tussen roofdieren en prooien te bestuderen . Chaos: een interdisciplinair tijdschrift voor niet-lineaire wetenschap, 2017; 27 (7): 073111 DOI: 10.1063 / 1.4990051