探索动物的集体行为模式，机器鱼来帮忙学术资讯

和孔雀鱼在一起的机器鱼。

动物群体一起移动所创造的壮观景象一直吸引着人类。近日，德国康斯坦茨大学、莱布尼茨淡水生态和内陆渔业研究所的科学家们通过使用最先进的机器人技术，发现动物的速度是集体行为模式的基础，速度越快的个体对群体层面行为的影响越大。

这项研究对自然界复杂的集体行为模式提出了新见解，将来可能有助于开发集体移动的机器人系统（如机器人群、无人驾驶汽车和无人机群）。该研究于当地时间9月16日发表于《生物学快报》杂志。

此前，科学家们通过行为实验、计算机模拟和实地观察的结合发现，许多看似复杂的动物集体行为模式实际上可以用相对简单的规则解释：如果同伴距离太近，就远离它们；如果同伴距离太远，就加速靠近它们；或者以同样的速度和同伴保持一致。

论文第一作者、康斯坦茨大学的科学家Jolle Jolles博士表示：“由于动物的行为差异很大，除了了解个体在与同伴互动时所遵循的规则，我们还需要考虑个体的行为和特征，并确定它们对集体结果的影响。”

为弄清个体差异在集体行为中的作用以及集体行为背后的机制，研究小组制作了一种“机器鱼”。它的外表和行为都和真正的孔雀鱼相似，还能自然地与活鱼互动。

研究人员将机器鱼和不同的孔雀鱼配对，并对其进行编程，使其始终跟随同伴并模仿其动作，然后使用高清视频跟踪和闭环反馈系统，让机器鱼对活鱼的动作做出实时反应。

论文另一作者David Bierbach博士说：“利用与鱼群保持恒定的距离这一简单的互动规则，机器鱼会通过加速和减速来保持与活鱼的距离。没有自身运动偏好的机器鱼也让我们有机会研究活鱼的个体行为差异是如何导致群体水平差异的。简而言之，通过这种方法，我们可以发现鱼的移动速度对集体行为有何影响。”最终的结果显示，速度快的孔雀鱼与机器鱼配对时，集体的行为更加一致、协调，但集体凝聚力较差。因此，速度快的活鱼成为了明确的领导者，这也最终导致了群体层面属性的差异。

该研究表明：个体速度是集体行为模式产生的一个基本因素。由于个体速度差异与动物群体中广泛的表型特征（如尺寸及年龄）有关，因此这项研究的结果可能有助于理解类似的异质性在动物群体中的作用。

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编译：花花

审稿：西莫

责编：陈之涵

期刊来源：《生物学快报》

期刊编号：1744-9561

原文链接：

https://phys.org/news/2020-09-extremely-social-robotic-fish-unravel.html