К теме «роботы и биология» нашел свежий обзор, в котором утверждается, что роботы уже вовсю начинают используются в экспериментальной биологии: Using robots to understand animal cognition, 2016.
Это позволяет взглянуть на вопрос является ли животное роботом в новом свете. Ниже краткое изложение основных положений. Отмечу, что в статье есть ссылки как на предыдущие обзоры по этой теме, так и ссылки на оригинальные работы.
Первый параграф из введения статьи, где описывается суть обзора:
«Роботы могут трансформировать область социального познания (social cognition). В частности, можно манипулировать ключевыми характеристиками роботов систематическим образом для исследования восприятия, социального обучения и развития когнитивных процессов во всем животном мире при использования воспроизводимых и сравнимых между собой методов. В статье мы показываем важность использования роботов для исследования фундаментальных вопросов в области социального познания животных.»
Термин стимул используется в значении принятом в бихевиоризме — нечто вызывающее реакцию организма.
Восприятие социальных стимулов
У людей зрительное восприятие является основным при оценке других людей. Разные животные опираются на разные органы чувств и исследование того, какие органы чувств играют важнейшую роль являются фундаментальным вопросом в сравнительном изучении когнитивных процессов.
Обычно реакцию животных проверяют при их взаимодействии с другими животными. На этом пути сложно или даже невозможно разделить влияние разных органов чувств.
В настоящий момент также используют видео для изучения восприятия животных. На этом пути однако также есть свои границы.
Использование роботов должно полностью решить данные проблемы, поскольку на этом пути можно добиться требуемых в эксперименте сочетания отдельных признаков. При этом под полным контролем остается воспроизводимость показа необходимых стимулов.
Восприятие роботов
Робот должен восприниматься животными как принадлежащий изучаемому виду. Для внешнего покрытия робота используется шкура животных или специальным образом изготовленное искусственное покрытие. Использование копий животных по разному воспринимается разными видами и требуется особое внимание, чтобы робот не вызвал боязни. Эффект «зловещей долины» (робот, похожий на человека, может вызвать неприязнь и отвращение у людей) наблюдался у макак.
Визуальное восприятие робота и модели движения робота играют основную роль у многих видов. Тем не менее, есть примеры, когда робот мог визуально существенно отличаться от изучаемых: тараканы приняли за своего робота в виде кубика на колесиках, покрытого специальными химическими соединениями.
Восприятие роботов можно изменить лекарствами. Например, кофеин заставляет рыбок данио более чувствительно воспринимать движения рыбы-робота. Этиловый спирт же уменьшает у самцов рыбок стремление двигаться по направлению к самке-роботу.
Социальные взаимодействия
Роботы много использовались для изучения социальных взаимодействий в рамках изучения поведения группы и социальной динамики. Посредством роботов удавалось изменить выбор укрытия, ориентацию на мелководье и поведение при поиске пищи.
В особенности роботы использовались при изучении поведения при спаривании. Использование роботов позволило уточнить, какие свойства наиболее важны при поиске партнера.
Другим хорошим примеров является изучение кивания головой у ящериц. Робот в виде ящерицы, кивающей головой, позволил оценить соревновательность среди самцов, выбор самки и факторов, влияющих на коммуникацию.
Навигация в пространстве (spacial cognition)
У нас есть хорошее представление о механизмам, которые обеспечивают навигацию в пространстве в ряде видов. Эта информация используется при построении роботов. Таким образом роботы помогают в рамках обратной инженерии (reverse engineering) при изучении поведения животных. Роботы также можно использовать при изучении того, как животные решают пространственные задачи.
Социальное обучение и использование социальных реплик
Передача сложного поведения между животными изучается при использовании непосредственно животных. Как показали исследования, у многих видов демонстрации одним животным определенного поведения достаточно для того, чтобы другие животные переняли это поведение. Тем не менее, трудности в проведении такого эксперимента не позволяют до конца понять механизмы передачи информации. В целом, трудно контролировать «шумы» в демонстрации поведения. Этот фактор по сути находится вне контроля экспериментатора.
Роботы представляют идеальное решение этой проблемы. Тем не менее, пока было проведено крайне мало экспериментов с роботами в этой области. Было одно исследование, когда робот показывал путь в лабиринте, европейские скворцы фокусировали свое внимание на определенное место в ответ на поведение птицы-робота. С другой стороны, собаки с трудом воспринимали жесты человекоподобного робота. В то же время шимпанзе охотно взаимодействовали с человекоподобным роботом, в особенности когда робот имитировал их.
Возможная причина в недостатке таких экспериментов связана с тем, что в настоящее время технически сложно добиться адекватной реализации необходимого поведения роботом. Несомненно необходим дальнейший прогресс в этой области.
Ранние восприятия и развитие когнитивных процессов
Роботов можно использовать для исследования онтогенеза когнитивных и поведенческих признаков в животных. Теоретически можно полностью контролировать восприятия животных путем его взаимодействия с одним или несколькими роботами. Например, было показано, что цыплята легко привязываются к роботу. Таким образом можно себе представить эксперименты, когда роботы с раннего детства в том числе демонстрируют поведение, нетипичное для данного вида, что позволит отличить генетическую предрасположенность от обучаемого поведения.
Заключение
Переведу полностью:
‘Роботы открывают захватывающие перспективы для будущих исследований когнитивных процессов животных. При правильном дизайне роботы позволят достичь тонкий уровень контроля информации, даваемой в экспериментальных манипуляциях, и также потенциально можно достичь контроль общего окружения, воспринимаемого животным. Использование роботов в поведенческих экспериментах позволит получить представление о вопросах в сравнительной психологии, которые невозможно было рассматривать до настоящего времени. Междисциплинарная работа позволит новые и захватывающие направления исследований и расширит границы исследования когнитивных процессов животных.’
Видео к теме
This robot is a rat friend, living with rats. The rat learn to interact with the robot to obtain food. https://youtu.be/yIgG4v_8oys
Информация
Anna Frohnwieser, John C. Murray, Thomas W. Pike, Anna Wilkinson, Using robots to understand animal cognition, Journal of the Experimental Analysis of Behavior, 2016, 105, N 1, 14–22.
См. также про статью Evolutionary Robotics: What, Why, and Where to
Эволюционная роботика: Эволюция глазами инженеров