Servizio Comunitario di Informazione in materia di Ricerca e Sviluppo - CORDIS

Robot per l’apprendimento del linguaggio animale

L’interazione tra gli animali svolge un ruolo cruciale per il loro comportamento sociale. Per comprendere ulteriormente lo stimolo comunicativo tra gli animali, un gruppo di ricercatori europei ha sviluppato società bio-ibride utilizzando robot che imitano gli animali.
Robot per l’apprendimento del linguaggio animale
Studi osservazionali estensivi hanno prodotto informazioni essenziali sulla comunicazione tra gli animali. L’interazione sociale in un gruppo non è responsabile solamente dei comportamenti collettivi, ma anche dell’autogestione dello stesso.

Creazione di robot biomimetici

Il progetto ASSISI_bf nell’ambito dell’azione FET Proactive dell’UE, concentrandosi su api mellifere e pesci (noti per la loro intelligenza collettiva dello sciame), ha sviluppato robot in grado di influenzare il comportamento collettivo degli animali. «Il nostro obiettivo principale era istituire una società robotica in grado di comunicare con le società animali e di apprendere dalle stesse», spiega il dott. Thomas Schmickl, coordinatore del progetto.

Gli scienziati hanno dovuto far fronte a grandi sfide per quanto concerne la comprensione del modo in cui gli animali si comportano in gruppo. Dopo anni di pure sperimentazioni biologiche e modellizzazione matematica, hanno scoperto come decifrare con successo questi sistemi decisionali collettivi.

Il gruppo ha creato robot ASSISI_bf autonomi impiegando algoritmi evolutivi che hanno consentito loro di adattarsi agli sciami di animali, al fine di interagire con loro nel modo desiderato. Per garantire l’accettazione da parte degli animali, questi robot di lunga durata sono stati progettati con precisi modelli di comportamento biomimetico.

I robot che imitavano le api mellifere erano statici, ma hanno richiesto test approfonditi per quanto riguarda la produzione di temperatura, la vibrazione e la generazione di un appropriato flusso d’aria, simile al battito delle ali. A tal fine, i ricercatori hanno applicato l’apprendimento automatico e tecniche per la computazione evolutiva.

I robot che imitavano i pesci, invece, sono stati creati puntando a riprodurre il movimento dei pesci reali. Per conseguire questo obiettivo, gli scienziati hanno combinato il robot con un’esca per pesci robotica a comando, in grado di sbattere la coda per aumentare la propria forza di attrazione tra i pesci. I robot, grazie all’impiego della stampa tridimensionale basata su scansioni di animali reali, sono stati decorati mediante decalcomania allo scopo di assomigliare ad animali veri e presentarne lo stesso colore.

I robot sono stati gestiti da remoto in modo continuativo attraverso un computer portatile, il che ha dato luogo a una piattaforma che ha consentito il controllo simultaneo di più robot. Anche in questo caso, sono state impiegate tecniche di apprendimento automatico per costruire un modello comportamentale a partire dai pesci reali, utilizzato poi per gestire il comportamento dei pesci robot.

Effetti degli animali robot

Sia nelle società di api mellifere, sia in quelle di Danio rerio, gli scienziati hanno stabilito con successo un circuito chiuso tra gli animali e i robot: gli animali hanno percepito lo stimolo emesso dai robot, reagendo di conseguenza, mentre anche i robot hanno rilevato la presenza degli animali attorno a loro, facendo lo stesso. In tal modo, è stato possibile agevolare l’autogestione del comportamento dello sciame sia degli animali, sia dei robot.

Oltre che per apprendere il linguaggio sociale degli animali raggruppati in sciami o in greggi, i robot di ASSISI_bf sono stati concepiti per influenzare i comportamenti collettivi di tali gruppi. Si prevede che, nel lungo periodo, questa nuova tecnologia aiuterà gli esseri umani a interferire con le società animali al fine di gestire l’ambiente in modo migliore.

Come spiega il dott. Schmickl, «l’idea è che gli operatori umani possano fissare degli obiettivi per queste comunità, con conseguenti applicazioni nel campo dell’agricoltura sostenibile e della gestione del bestiame». Ad esempio, comprendere e influenzare il comportamento delle api mellifere, per la prima volta dall’interno dell’alveare, contribuirà allo sviluppo di nuovi metodi per la tutela di questa specie e aiuterà al tempo stesso gli scienziati ad approfondire le caratteristiche che rendono le società di api mellifere così solide ed efficienti e ad adattarle nei loro sistemi ibridi.

Considerando che gli sciami di animali si trovano tanto nella nostra filiera alimentare quanto negli organismi nocivi, la capacità di influenzare il comportamento dello sciame presenta ovvi vantaggi per la sicurezza alimentare e la salute umana. È inoltre importante sottolineare che queste informazioni hanno il potenziale di essere utilizzare per comprendere le società umane.

Keywords

ASSISI_bf, robot, pesce, sciame, ape mellifera, biomimetico, apprendimento automatico