A halrajok látványos koordinációja mögött rejlő szabályrendszer nemcsak biológiai, hanem mérnöki szempontból is izgalmas: ha sikerül megfejteni, hogyan képesek a halak vezető nélkül együtt mozogni, az áttörést hozhat a robotflották irányításában. Egy nemzetközi kutatócsoport most látványos eredményt ért el ezen a területen, amikor a zebrahalak természetes viselkedését egyedi virtuális valóság rendszer segítségével modellezték – és az így felfedezett algoritmust autonóm járműveken is sikerrel tesztelték.
A Science Robotics folyóiratban megjelent tanulmány a Konstanzi Egyetem Kollektív Viselkedés Kiválósági Klaszterének és a Max Planck Állatviselkedéstani Intézetének vezetésével készült, az ELTE és az MIT kutatóinak közreműködésével. A kutatók olyan VR-környezetet hoztak létre, amelyben az egyes zebrahalak saját tartályban úsztak, mégis úgy érezték, hogy fajtársaikkal mozognak együtt. Ez azért vált lehetővé, mert a rendszer minden halat hologramszerűen, háromdimenziós formában „vetített” a többiek látóterébe. A szimulációs tér lehetővé tette, hogy a kutatók pontosan irányítsák a vizuális ingereket, és elemezzék, milyen szabályok mentén reagálnak a halak.
„Munkánk bemutatja, hogy a természet által évmilliók alatt kifejlesztett megoldások inspirálhatják a mérnöki rendszerek robusztus és hatékony irányítási szabályait” – mondja a tanulmány első szerzője, Liang Li, a Konstanzi Egyetem munkatársa. „Felfedezésünk izgalmas lehetőségeket nyit a robotika és az autonóm járművek jövőbeli tervezése előtt” – teszi hozzá a másik társszerző, Nagy Máté, az ELTE kutatója.
A kutatók a felfedezett „irányítási törvényt” különféle robotrendszerekbe – többek között robotautók, kvadkopterek és autonóm hajók rajába – is implementálták. A tesztek során a természetes algoritmust a hagyományos Model Predictive Control (MPC) szabályrendszerrel vetették össze. Az eredmények szerint a zebrahalak viselkedésén alapuló szabály legalább olyan jól teljesített, mint az MPC, ráadásul alacsonyabb számítási igénnyel és nagyobb robusztussággal.
A kutatók még egy „VR Turing-tesztet” is végrehajtottak: valódi halak mellé vetítettek virtuális társakat, amelyek mozgását hol a valódi hal követte, hol az új algoritmus irányította. Az élő hal nem tett különbséget – mindkét esetben ugyanúgy reagált, mint egy valódi fajtárs jelenlétére.
Oliver Deussen, a tanulmány társszerzője, a Konstanzi Egyetem informatikaprofesszora, a Kollektív Viselkedés Klaszter másik vezetője így fogalmazott: „Munkánk a robotika és a biológia kölcsönhatására hívja fel a figyelmet – a robotikát használjuk a biológiai mechanizmusok vizsgálatára, azok pedig új, hatékony irányítási stratégiákat inspirálhatnak a robotikában.”
Forrás: ELTE TTK
