Kredit:Pixabay/CC0 Public Domain
Skola fiskar, röra sig synkront i vattnet – hastigheten med vilken de ändrar riktning och koordinationen av dessa plötsliga rörelser är fascinerande, men hur gör de det? Inom mänskliga sporter kan professionella spelare förutse sina lagkamraters rörelser, och det gör att de också kan reagera snabbt. Enligt en ny Bioinspiration &Biomimetics studie av forskare från Science of Intelligence Cluster of Excellence vid Humboldt-Universität zu Berlin (HU Berlin) och IGB, kan fiskar göra detsamma.
Med hjälp av en robotfisk har teamet visat att guppies kan förutse beteendet hos sina artificiella släktingar och förutsäga både riktningen och dynamiken i dess rörelser. Vetenskapliga insikter om förväntan hjälper också programmera robotar att sluta sig till människors avsikter för handling.
Termen förväntan härrör från latinets "anticipare", som betyder "att förutse" eller "förutsäga". I ett socialt sammanhang är förutsägelse en tvåstegsprocess som involverar en initial förutsägelse av den andres handlingar, följt av en handling av sig själv som integrerar den initiala förutsägelsen. Med andra ord, jag förutspår vad du är på väg att göra och jag kommer att agera därefter. Förväntan är en del av bredare begrepp som social lyhördhet, eller så kallad social kompetens.
"Att prognostisera och förutsäga vad arbetsmarknadens parter kommer att göra i framtiden kan vara en stor fördel i sociala interaktioner, om det egna beteendet sedan kan förändras adaptivt", förklarade professor Jens Krause, beteendeekolog vid HU Berlin och IGB, som ledde studien .
Med hjälp av exemplet med fisk som rör sig synkront i en skola, undersökte forskargruppen hypotesen om huruvida individer förutser sina grannars rörelser för att minimera reaktionstiden när arbetsmarknadens parter ändrar riktning. Dessutom, baserat på tidigare experiment, antog forskarna att djur organiserade i grupper kan förutse de områden i livsmiljön som en arbetsmarknadspartner kommer att besöka i framtiden.
Inom fiskskolning, liknande mekanismer som professionella lagsporter
"Vi vet från studier att proffs inom bollsporter kan förutsäga bollens flygkurva eller slagplats redan innan bollen kastas eller sparkas genom att tolka den kastande spelarens första kroppsrörelser och ställningar. Och de gör det mycket bättre än lekmän. Förväntan är medfödd i oss människor, men den kan förbättras genom träning och övning. En fiskstim rör sig mycket snabbt, och vi vet redan några aspekter som påverkar detta. Men vad vi inte visste förrän nu är om förväntan är en del av denna komplexa process", säger David Bierbach, forskare i Cluster of Excellence och huvudförfattare till studien.
Forskarna lät enskilda levande guppies (Poecilia reticulata, en liten, ibland stimfisk) simma tillsammans med en robotfisk som tidigare visat sig vara en accepterad släkt. Robotfisken simmade alltid samma sicksackbana i experimenttanken och slutade i ett av hörnen, vilket gjorde att den levande fisken kunde lära sig både platsen för det slutliga målet och robotens specifika vändningar i tre på varandra följande försök.
De levande fiskarnas svar kategoriserades i termer av global förväntan, definierad som den relativa tiden tills robotfisken nådde sin slutliga position. Dessutom fastställde forskarna den lokala förväntan, det vill säga tidpunkten och platsen för den levande fiskens vändningar i förhållande till robotfiskens vändningar.
Och faktiskt, fisken visade ett förutseende beteende på global skala:i den tredje experimentkörningen nådde mer än hälften av fisken målhörnet på robotfisken betydligt tidigare än robotfisken själv. När det gäller lokal förväntan, såg det ut som att fiskens vändningsbeteende som svar på roboten förändrades under försökens gång:Till en början vände fisken efter roboten, men detta var omvänt i det senaste försöket, när de till och med ändrade riktning något före roboten.
"Resultaten visar att fiskar kan förutse arbetsmarknadens parters beteende och till och med bli bättre på det genom träning. Så det här är ytterligare en förklaring till varför fiskar i en skola – som känner varandra väl – är kapabla till extremt snabba kollektiva rörelser, sa David Bierbach. Experiment som dessa är också viktiga för att förstå mönster av biologisk intelligens och utveckla smarta teknologier. + Utforska vidare
