洞察游动的鱼可能引领机器人技术的进步

约翰霍普金斯大学的研究人员发现，鱼的不断运动看似随机，实际上可以随时为它们提供世界上所需的最佳感官反馈。

这一发现发表在《今日当代生物学》杂志上，增强了我们对所有动物(包括人类)主动感知行为的理解，如搅动、触摸和嗅觉。它还展示了装有更好传感器的机器人如何更有效地与环境互动。

“生物学上有一句话，当世界静止时，你无法感知它，”资深作者诺亚考恩(Noah Cowen)说，他是约翰霍普金斯大学的机械工程师和机器人专家。“你必须积极地感知你的世界。但我们发现，我们之前不知道的是，动物会不断调整这些动作，以优化感官输入。”

对于人类来说，主动感应包括在黑暗中打开和关闭浴室的灯，或者在我们手中上下摆动一个物体，以计算出它的重量。我们几乎无意识地做这些事情，科学家很少知道我们如何以及为什么根据从他们那里得到的感官反馈来调整我们的行动。

为了回答这个问题，考恩和他的同事研究了在身体周围产生微弱电场的鱼，以帮助它们交流和导航。该团队为鱼创建了一个增强现实，因此他们可以观察到鱼的运动随着环境反馈而变化。

在水箱中，弱电流鱼在管道中盘旋，它们不断地来回摆动，以保持对周围环境稳定的感官输入水平。研究人员首先通过与鱼的运动同步移动管子来改变环境，使鱼更难提取他们接收到的等量信息。接下来，研究人员沿着鱼运动的方向移动管道，使鱼更容易移动。在每一种情况下，鱼会立即增加或减少它们的游动，以确保它们获得相同数量的信息。当管道的运动给它们提供较少的感官反馈时，它们游得更远，当它们能获得较少的努力时，它们游得更少。

“他们意识到他们在这个世界上的行为是不断受到监管的，”这项研究的合著者，新泽西理工学院的埃里克福琼说。“我们认为这对人类来说也是一样的。”

因为考恩是一名机器人专家，而团队的大部分作者都是工程师，他们希望利用生物学的见解来建造具有更智能传感器的机器人。现在传感器很少是机器人设计的关键部分，但这些发现让考恩意识到它们应该是。

“令人惊讶的是，工程师通常不会设计这样工作的系统，”约翰霍普金斯大学的研究生、该研究的第一作者Debojyoti Biswas说。“更多地了解这些小动作是如何工作的，可能会为我们的智能设备感知世界提供新的设计策略。”

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