讓動物“屈服”于機器人

方陵生

幾年前，一群美國蟑螂發現，在它們群體中突然出現了4個“陌生人”。不過這些闖入者的模樣與它們并沒有什么區別，就連氣味也差不多。因此，蟑螂群體選擇接受了這些“陌生人”，并歡迎它們加入自己的家庭中。

然而，新來者并不滿足于只是成為這個群體中的普通一員，相反，它們開始積極地影響并改變著這個群體的行為。作為在夜間活動的生物，蟑螂通常喜暗避光，但當這群“陌生人”帶頭向亮處走去時，其余的蟑螂竟然也開始效仿它們的行為，緊隨其后。

也許這些蟑螂永遠都不會意識到，帶領它們走向光明的根本不是蟑螂，甚至不是昆蟲，實際上是被蟑螂信息素浸潤過的微型移動機器人！

改變行為

大自然一直是機器人專家的靈感源泉，工程師常常在各種動物行為中摸索全新的設計思路，并建造一些奇異的機器人。例如，像蛇一樣靈活游動的機器人、像壁虎一樣會爬墻的機器人，還有像蝠鲼一樣，能在水中“滑翔”的機器人……不過，如今科學家的目標早已不僅限于仿生學了。

目前，科學家已經打造了能夠融入動物社會的機器人，但他們還希望讓這些機器人影響并改變被融入動物群體的行為。“動物擁有群體行為的能力，那么機器人也應該有復制動物群體行為的能力。如果我們能夠在這兩者之間建立聯系，那么很明顯，它們將組成一個新的混合團隊，一個同樣能夠完成集體行為的新群體。”比利時布魯塞爾自由大學（VUB-Vrije Universiteit Brussel）物理學家喬斯·哈洛伊（Jose Haloi）說道。

以前文提及的蟑螂微型機器人為例，研究人員通過預先編寫好的設計程序，讓這些“蟑螂”誘騙真正的蟑螂跟著它，進入目標地點。正是通過這一研究項目，科學家驗證了一個看似異想天開的想法：機器人可以融入生物有機體社會，并和動物合并成一個“生物混合（Biohybrid）”社會，形成一個緊密結合的新群體，而人類則可以利用機器人來干涉和影響生物群體的自然行為。

除了試圖改變蟑螂的避光特性外，科學家也在嘗試改變一些魚類在水中游弋的形式，改變某些鳥類在天空飛行的模式，甚至改變蜜蜂養育后代的方式……

控制蟑螂

蟑螂和螞蟻、蜜蜂一樣，都是社會性動物，都會表現出一些集體性的行為。例如，它們不喜歡暴露在空曠的、容易被人發現的地方，因此都會尋找一些神秘陰暗的藏身之所，并聚集生活。哈洛伊和他的同事將蟑螂機器人稱為InsBots。研究人員計劃用InsBots來操縱蟑螂群體，代替真正的蟑螂做出具有影響力的決定。

第一步當然是要制造出一批在各個方面都可以以假亂真的蟑螂機器人，幸好研究人員只是需要一個仿冒品，而不是一個復制品，這對于機器人專家來說，可以減少很多工作量。在研究人員看來，動物機器人首先需要能夠表現出與目標動物相關的一些信息，比如氣味、活動方式等。那么，科學家就要掌握這些目標動物的社交信號，而不同物種的社交信號都是不同的，可以是聽覺、視覺、嗅覺或觸覺。只有仿冒了這些信號，機器人才能與它們有血有肉的“同伴”進行交流。

而蟑螂是通過氣味來識別同伴的，因此，科學家將如同火柴盒大小的機器人InsBots，包裹在被蟑螂信息素浸泡過的濾紙里，讓它們染上真正蟑螂的氣味。然后，科學家將十幾只蟑螂，安放在兩個圓形場地上進行測試。一開始，大部分的蟑螂都會選擇長時間地呆在那個相對陰暗的場地，只在27%的時間里，它們才會到那個相對明亮的區域活動。接著，研究人員將蟑螂機器人混入蟑螂群里，隨后的情況就如文章開頭描述的那樣。最終，這個混合蟑螂群進入相對明亮區域的概率增加到了61%。這群蟑螂永遠都不會知道，這些機器人被人為地設定了程序代碼——偏好有光亮的地方。

替身母親

在完成蟑螂機器人項目后，哈洛伊和瑞士洛桑聯邦理工學院（école Polytechnique Fédérale de Lausanne）的機器人專家弗朗西斯科·蒙達達（Francisco Mondada），又選擇了小雞作為研究目標。

早在20世紀30年代，科學家就發現，剛出生的小雞會將來到這個世界后第一眼看到的移動物體認作它們的母親，包括某個人或移動的火車模型等，并對其產生終身不變的依賴性。動物習性學創始人、1973年諾貝爾生理學或醫學獎獲得者康拉德·洛倫茲（Conrad Lorenz）曾拍攝下了他與小雞的合影照片：在他身后，形影不離地跟著一群搖搖擺擺的小雞。由此可見，小雞的替身母親在外形上根本不需要與母雞相像。但研究表明，如果這個替身母親的體型與一只真正的母雞相仿，那么讓小雞跟隨和模仿的可能性更大。此外，在周圍環境中，那個發出嘹亮聲音的物體對小雞來說，更有吸引力。

為此，哈洛伊和蒙達達設計了一個與母雞大小相仿的圓柱體移動機器人，并為它配備了能夠發出嘟嘟聲的揚聲器，還安裝了幾個顯示顏色變化的指示燈。

他們讓出生9個小時的小雞，透過有機玻璃墻，看著這個被稱為PoulBot的機器人來回走動，并讓它不斷發出嘟嘟聲。在接受了3個小時的“印象課程”后，213只小雞和PoulBot機器人被一起安置在了實驗場地上。沒過多久，就有約60%的小雞緊跟著PoulBot在場地上四處轉悠，而且有些小雞還非常依賴這個機器人，甚至寸步不離。為了防止過于“忠誠”的小雞被機器人的輪子刮傷，研究人員甚至得在它外面安裝一個由有機玻璃制成的保險罩。

借助于PoulBot機器人，生物學家可以對小雞的行為進行更深入的研究。“通過在小雞群體中安插機器人，我們可以做一些有關動物社會性行為的實驗。”蒙達達說道。例如，在一群小雞中，當只有一小部分有強烈的母親印象時，它們會有什么樣的行為？它們的行為會隨著年齡增長而有所改變嗎？研究人員希望PoulBot能夠在人類的控制下，幫助他們回答這些問題。

得益于小雞實驗的成功，蒙達達甚至開始設想，利用機器人幫助人類控制實驗室外的動物行為，例如用機器人牧羊犬或機器人牧牛犬，帶領真正的羊群和牛群。“1999年，一個名叫Lofer的機器人牧羊犬將一群鴨子驅趕到了指定的地方，雖然當時設計這個機器人的主要目的是嚇唬鳥兒，并不是要它放鴨，也不是要通過它與鴨群建立社會聯系。但通過這個機器人牧羊犬，人們可以探查動物的社會行為，了解它們的溝通渠道，學習以更人道、更自然的方式管理畜群，而不是依靠嚴格的物理禁閉措施。”蒙達達說。

保護魚類

與制造陸生動物的機器人相比，制造水生動物的機器人顯然更有難度。紐約大學理工學院（New York University Polytechnic School of Engineering）的工程師莫里澤奧·波爾菲利（Morizio Porfili）設計制造了一系列魚類機器人，而他的目標，是以此保護野生海洋生物。“所有這些技術的靈感都來自于大自然，但人們卻從來沒有將這些技術回饋自然界本身。”

波爾菲利在去年發表的一篇論文中表示，在過去的一個世紀里，美國某些地區的居民會有意識地將食蚊魚引到新的棲息地里，因為它們有吞食孑孓（蚊子幼蟲）的習性。不過，食蚊魚同時也會吃掉兩棲動物和魚類的卵或幼仔，這對當地的兩棲動物和魚類造成了很大的危害。此外，食蚊魚耐污染、適應力強、繁殖能力高，一旦被引入便會嚴重影響當地物種的平衡關系。不過，波爾菲利卻在食蚊魚的原產地找到了它們的天敵，一種與斑馬魚相似，表面由藍色和銀色條紋覆蓋，頭部為黃色的魚類。他以此為模型，制造了魚類移動機器人，并將它們投入到食蚊魚泛濫的水域。結果，這些機器人不僅嚇跑了食蚊魚，還吸引了斑馬魚的到來。波爾菲利認為，未來人們可以在野外放置一些具有類似功能的機器人，將某些具有強大破壞力的入侵物種，從重要的棲息地里驅趕出去。

此外，科學家還在設計開發一款能夠引導野生魚類遠離危害的機器人。結合眾多的實驗數據，波爾菲利發現，當塑料魚類機器人根據水的流速，以合適的頻率“擺尾”時，相同種類的魚群會緊隨其后。“這是因為它們‘獲得了一種流體力學上的優勢’，意味著可以以更少的能量消耗在水中游動。”由此可見，在魚群中也存在著優勝劣汰的自然法則，只要機器人能夠借助科學的力量，以更高效的方式模仿魚類游動，那么它就能成為野生魚群的領導者。這項研究將為野生魚群提供巨大的幫助，比如帶領它們逃離石油泄漏的區域等。

現在科學家還在設想，讓多個機器人同時“潛伏”到魚群中，通過它們之間的相互協調工作，影響并控制魚群的行為。為此，這些機器人還必須“學會”如何溝通和交流。但在眼下，波爾菲利的最新研究項目是要讓魚類機器人同那個蟑螂機器人一樣，引導目標動物種群對棲息地做出選擇。

與蜂共舞

當然，全力研究動物機器人的科學家遠不止上述幾位，來自奧地利格拉茨大學（University of Graz）的動物學家托馬斯·斯米切爾（Thomas Schmichael）便在開發一組蜜蜂機器人。這些仍處于試驗階段的機器人，不僅體態輕盈，還能振動，并產生熱量和電磁場，而這些動態信息則能夠刺激和影響蜜蜂的行為。研究人員表示，通過這些方式的結合使用，機器人能夠引導所有的蜜蜂聚集在某個特定位置上。斯米切爾說：“只要能夠做到這一點，我們就能夠完成其他許多任務，例如將1個蜂群分為2個或者4個蜂群，或操縱蜂群的活動范圍等。不過，我們的最終目標是，養蜂人可以在蜂箱里安裝上這種機器人，并用它來引導蜜蜂增加外出授粉的次數。”

此外，科學家還在利用機器人操縱“保育工蜂”更好地照料蜜蜂的幼蟲。眾所周知，蜜蜂幼蟲有一定的死亡率，但如果能夠利用機器人來控制保育工蜂的行為，那么幼蟲的存活率就會提高，蜂群也就能擴大，而我們的糧食作物也就有了更多的授粉者。

除了通過振動、熱量和電磁場的方式控制蜜蜂的行為外，來自德國柏林自由大學（The Free University Berlin in Germany）的研究人員還制造出了一種能夠學習并表演“搖擺舞”的蜜蜂機器人。這種舞蹈是蜜蜂的本能，它們以此來交流食物來源等信息。只要稍加改進，這種蜜蜂機器人就可以引導真正的蜜蜂飛向某個特定位置。

其實，相較于人類制造的蜜蜂機器人，大自然早就有植物學會了偽裝成蜜蜂，控制它們行為的情況。畢竟對于植物來說，蜜蜂的重要性不言而喻，如果能夠掌握這一技能，種群的繁育能力便會大大增加。例如，某些蘭花為了誘騙雄性蜜蜂來給它們授粉，會將花瓣偽裝成雌性蜜蜂的模樣。但相比之下，制造機器人顯然對蜜蜂們更具親和力。

誰能想象，一個小小的微型機器人就有可能讓一些物種的種群數量激增，甚至讓它們改變天生習性。如果將來有一天，人類真的能讓機器人與生物“結盟”，讓這項技術能夠在現實世界中得到應用，那么我們就可以讓機器人來管理牲畜、防治害蟲、保護野生動物……地球是否會因此變得更加美好，我們不得而知，但動物朋友們，請為機器人的接管做好準備吧！不過，也許它們根本不會意識到機器人的存在。