ロボットの魚は、世界で最も厄介な侵入種の一つであるカダヤシとの闘いにおいて、有用な手段となり得る、と研究者らは報告している。
侵入種の防除は極めて困難である。特に、在来の魚類やその他の野生生物が逃げ場に乏しい湖沼や河川ではなおさらである。
世界中の淡水の湖沼や河川でカダヤシの個体数が急増し、在来の魚類や両生類の個体群が壊滅的な打撃を受けている。毒物や罠によってこの種を防除しようとする試みはしばしば失敗するか、地域の野生生物に害を及ぼしている。
侵入種に対する武器としてのストレス
研究者らは、生物模倣型ロボットの魚がカダヤシに恐怖関連の変化を引き起こす能力を評価する初の実験結果を発表した。その知見によれば、カダヤシの主要な捕食者であるオオクチバスのロボット模型に短時間さらされるだけでも、カダヤシに意味のあるストレス反応を誘発し得る。その結果、回避行動や、エネルギー予備の喪失に関連する生理的変化が引き起こされ、繁殖率の低下につながる可能性がある。
「我々の知る限り、ロボットを用いてこの侵入種に恐怖反応を引き起こした初の研究である」と、ニューヨーク大学タンドン工学部の教授であるマウリツィオ・ポルフィリ氏は述べている。「結果は、オオクチバスの遊泳パターンと視覚的外観を忠実に再現したロボットの魚が、実験室環境において、カダヤシに強力かつ持続的な影響を与えることを示している。」
研究チームは、カダヤシの群れを、ロボットのオオクチバスに、週に1回15分間のセッションを6週連続でさらした。ロボットの行動は試行ごとに変化し、生物模倣の度合いは複数の段階にわたった。特筆すべきは、一部の試行では、研究者らがロボットに、生きたカダヤシとの相互作用に基づくリアルタイムのフィードバックを組み込み、捕食行動に典型的な「攻撃」、すなわち遊泳速度の急激な上昇を示すようプログラムしたことである。
研究者らは、生きた魚と模型との相互作用をリアルタイムで追跡し、それを分析することで、ロボットの生物模倣の度合いと、生きた魚が示したストレス反応のレベルとの相関関係を明らかにした。カダヤシにおける恐怖関連行動には、（遊泳せず）静止すること、慣れない開けた空間を探索することへのためらい（それが危険な可能性がある場合）、そして不規則な遊泳パターンが含まれる。
怯えた魚たち
研究者らはまた、ストレス反応の生理学的指標も測定した。毎週魚に麻酔をかけ、体重と体長を計測したのである。体重の減少は、より強い捕食者回避反応を示し、エネルギー予備の減少をもたらす。予備エネルギーの少ない魚は、長く生き延びる可能性が低く、将来の繁殖にエネルギーを割り振ることも少なくなる。これらの要因は、野生における個体群管理に大きく関わる。
現実の捕食者の攻撃的で攻撃志向の遊泳パターンに最も忠実に模倣したロボットの捕食者にさらされた魚は、行動および生理的ストレス反応が最も高いレベルで見られた。
「これらの影響が野生の個体群にも当てはまるかどうかを判断するには、さらなる研究が必要であるが、これはカダヤシ問題を解決するロボット工学の可能性を具体的に示すものである」と、筆頭著者であるジョバンニ・ポルベリーノ氏は述べている。同氏はウェスタンオーストラリア大学生物科学学部のフェローである。「我々は、侵入種の拡散を防ぐための新たで効果的な手段を確立すべく、各機関の間で多くの研究を進めている。」
ポルフィリ氏の動的システム研究所は、生物模倣ロボットを生きた魚と併用し、リーダーシップ、配偶者の選好、さらにはアルコールが社会的行動に及ぼす影響を含む、多くの集団的動物行動の仕組みを解明してきた先行研究で知られている。動物行動を研究するために完全に制御可能な刺激を提供するロボットを開発することに加え、生物模倣ロボットは実験動物の使用を最小限に抑える。
この論文はJournal of the Royal Society Interfaceに掲載されている。
