让动物“屈服”于机器人

方陵生

几年前，一群美国蟑螂发现，在它们群体中突然出现了4个“陌生人”。不过这些闯入者的模样与它们并没有什么区别，就连气味也差不多。因此，蟑螂群体选择接受了这些“陌生人”，并欢迎它们加入自己的家庭中。

然而，新来者并不满足于只是成为这个群体中的普通一员，相反，它们开始积极地影响并改变着这个群体的行为。作为在夜间活动的生物，蟑螂通常喜暗避光，但当这群“陌生人”带头向亮处走去时，其余的蟑螂竟然也开始效仿它们的行为，紧随其后。

也许这些蟑螂永远都不会意识到，带领它们走向光明的根本不是蟑螂，甚至不是昆虫，实际上是被蟑螂信息素浸润过的微型移动机器人！

改变行为

大自然一直是机器人专家的灵感源泉，工程师常常在各种动物行为中摸索全新的设计思路，并建造一些奇异的机器人。例如，像蛇一样灵活游动的机器人、像壁虎一样会爬墙的机器人，还有像蝠鲼一样，能在水中“滑翔”的机器人……不过，如今科学家的目标早已不仅限于仿生学了。

目前，科学家已经打造了能够融入动物社会的机器人，但他们还希望让这些机器人影响并改变被融入动物群体的行为。“动物拥有群体行为的能力，那么机器人也应该有复制动物群体行为的能力。如果我们能够在这两者之间建立联系，那么很明显，它们将组成一个新的混合团队，一个同样能够完成集体行为的新群体。”比利时布鲁塞尔自由大学（VUB-Vrije Universiteit Brussel）物理学家乔斯·哈洛伊（Jose Haloi）说道。

以前文提及的蟑螂微型机器人为例，研究人员通过预先编写好的设计程序，让这些“蟑螂”诱骗真正的蟑螂跟着它，进入目标地点。正是通过这一研究项目，科学家验证了一个看似异想天开的想法：机器人可以融入生物有机体社会，并和动物合并成一个“生物混合（Biohybrid）”社会，形成一个紧密结合的新群体，而人类则可以利用机器人来干涉和影响生物群体的自然行为。

除了试图改变蟑螂的避光特性外，科学家也在尝试改变一些鱼类在水中游弋的形式，改变某些鸟类在天空飞行的模式，甚至改变蜜蜂养育后代的方式……

控制蟑螂

蟑螂和蚂蚁、蜜蜂一样，都是社会性动物，都会表现出一些集体性的行为。例如，它们不喜欢暴露在空旷的、容易被人发现的地方，因此都会寻找一些神秘阴暗的藏身之所，并聚集生活。哈洛伊和他的同事将蟑螂机器人称为InsBots。研究人员计划用InsBots来操纵蟑螂群体，代替真正的蟑螂做出具有影响力的决定。

第一步当然是要制造出一批在各个方面都可以以假乱真的蟑螂机器人，幸好研究人员只是需要一个仿冒品，而不是一个复制品，这对于机器人专家来说，可以减少很多工作量。在研究人员看来，动物机器人首先需要能够表现出与目标动物相关的一些信息，比如气味、活动方式等。那么，科学家就要掌握这些目标动物的社交信号，而不同物种的社交信号都是不同的，可以是听觉、视觉、嗅觉或触觉。只有仿冒了这些信号，机器人才能与它们有血有肉的“同伴”进行交流。

而蟑螂是通过气味来识别同伴的，因此，科学家将如同火柴盒大小的机器人InsBots，包裹在被蟑螂信息素浸泡过的滤纸里，让它们染上真正蟑螂的气味。然后，科学家将十几只蟑螂，安放在两个圆形场地上进行测试。一开始，大部分的蟑螂都会选择长时间地呆在那个相对阴暗的场地，只在27%的时间里，它们才会到那个相对明亮的区域活动。接着，研究人员将蟑螂机器人混入蟑螂群里，随后的情况就如文章开头描述的那样。最终，这个混合蟑螂群进入相对明亮区域的概率增加到了61%。这群蟑螂永远都不会知道，这些机器人被人为地设定了程序代码——偏好有光亮的地方。

替身母亲

在完成蟑螂机器人项目后，哈洛伊和瑞士洛桑联邦理工学院（École Polytechnique Fédérale de Lausanne）的机器人专家弗朗西斯科·蒙达达（Francisco Mondada），又选择了小鸡作为研究目标。

早在20世纪30年代，科学家就发现，刚出生的小鸡会将来到这个世界后第一眼看到的移动物体认作它们的母亲，包括某个人或移动的火车模型等，并对其产生终身不变的依赖性。动物习性学创始人、1973年诺贝尔生理学或医学奖获得者康拉德·洛伦兹（Conrad Lorenz）曾拍摄下了他与小鸡的合影照片：在他身后，形影不离地跟着一群摇摇摆摆的小鸡。由此可见，小鸡的替身母亲在外形上根本不需要与母鸡相像。但研究表明，如果这个替身母亲的体型与一只真正的母鸡相仿，那么让小鸡跟随和模仿的可能性更大。此外，在周围环境中，那个发出嘹亮声音的物体对小鸡来说，更有吸引力。

为此，哈洛伊和蒙达达设计了一个与母鸡大小相仿的圆柱体移动机器人，并为它配备了能够发出嘟嘟声的扬声器，还安装了几个显示颜色变化的指示灯。

他们让出生9个小时的小鸡，透过有机玻璃墙，看着这个被称为PoulBot的机器人来回走动，并让它不断发出嘟嘟声。在接受了3个小时的“印象课程”后，213只小鸡和PoulBot机器人被一起安置在了实验场地上。没过多久，就有约60%的小鸡紧跟着PoulBot在场地上四处转悠，而且有些小鸡还非常依赖这个机器人，甚至寸步不离。为了防止过于“忠诚”的小鸡被机器人的轮子刮伤，研究人员甚至得在它外面安装一个由有机玻璃制成的保险罩。

借助于PoulBot机器人，生物学家可以对小鸡的行为进行更深入的研究。“通过在小鸡群体中安插机器人，我们可以做一些有关动物社会性行为的实验。”蒙达达说道。例如，在一群小鸡中，当只有一小部分有强烈的母亲印象时，它们会有什么样的行为？它们的行为会随着年龄增长而有所改变吗？研究人员希望PoulBot能够在人类的控制下，帮助他们回答这些问题。

得益于小鸡实验的成功，蒙达达甚至开始设想，利用机器人帮助人类控制实验室外的动物行为，例如用机器人牧羊犬或机器人牧牛犬，带领真正的羊群和牛群。“1999年，一个名叫Lofer的机器人牧羊犬将一群鸭子驱赶到了指定的地方，虽然当时设计这个机器人的主要目的是吓唬鸟儿，并不是要它放鸭，也不是要通过它与鸭群建立社会联系。但通过这个机器人牧羊犬，人们可以探查动物的社会行为，了解它们的沟通渠道，学习以更人道、更自然的方式管理畜群，而不是依靠严格的物理禁闭措施。”蒙达达说。

保护鱼类

与制造陆生动物的机器人相比，制造水生动物的机器人显然更有难度。纽约大学理工学院（New York University Polytechnic School of Engineering）的工程师莫里泽奥·波尔菲利（Morizio Porfili）设计制造了一系列鱼类机器人，而他的目标，是以此保护野生海洋生物。“所有这些技术的灵感都来自于大自然，但人们却从来没有将这些技术回馈自然界本身。”

波尔菲利在去年发表的一篇论文中表示，在过去的一个世纪里，美国某些地区的居民会有意识地将食蚊鱼引到新的栖息地里，因为它们有吞食孑孓（蚊子幼虫）的习性。不过，食蚊鱼同时也会吃掉两栖动物和鱼类的卵或幼仔，这对当地的两栖动物和鱼类造成了很大的危害。此外，食蚊鱼耐污染、适应力强、繁殖能力高，一旦被引入便会严重影响当地物种的平衡关系。不过，波尔菲利却在食蚊鱼的原产地找到了它们的天敌，一种与斑马鱼相似，表面由蓝色和银色条纹覆盖，头部为黄色的鱼类。他以此为模型，制造了鱼类移动机器人，并将它们投入到食蚊鱼泛滥的水域。结果，这些机器人不仅吓跑了食蚊鱼，还吸引了斑马鱼的到来。波尔菲利认为，未来人们可以在野外放置一些具有类似功能的机器人，将某些具有强大破坏力的入侵物种，从重要的栖息地里驱赶出去。

此外，科学家还在设计开发一款能够引导野生鱼类远离危害的机器人。结合众多的实验数据，波尔菲利发现，当塑料鱼类机器人根据水的流速，以合适的频率“摆尾”时，相同种类的鱼群会紧随其后。“这是因为它们‘获得了一种流体力学上的优势’，意味着可以以更少的能量消耗在水中游动。”由此可见，在鱼群中也存在着优胜劣汰的自然法则，只要机器人能够借助科学的力量，以更高效的方式模仿鱼类游动，那么它就能成为野生鱼群的领导者。这项研究将为野生鱼群提供巨大的帮助，比如带领它们逃离石油泄漏的区域等。

现在科学家还在设想，让多个机器人同时“潜伏”到鱼群中，通过它们之间的相互协调工作，影响并控制鱼群的行为。为此，这些机器人还必须“学会”如何沟通和交流。但在眼下，波尔菲利的最新研究项目是要让鱼类机器人同那个蟑螂机器人一样，引导目标动物种群对栖息地做出选择。

与蜂共舞

当然，全力研究动物机器人的科学家远不止上述几位，来自奥地利格拉茨大学（University of Graz）的动物学家托马斯·斯米切尔（Thomas Schmichael）便在开发一组蜜蜂机器人。这些仍处于试验阶段的机器人，不仅体态轻盈，还能振动，并产生热量和电磁场，而这些动态信息则能够刺激和影响蜜蜂的行为。研究人员表示，通过这些方式的结合使用，机器人能够引导所有的蜜蜂聚集在某个特定位置上。斯米切尔说：“只要能够做到这一点，我们就能够完成其他许多任务，例如将1个蜂群分为2个或者4个蜂群，或操纵蜂群的活动范围等。不过，我们的最终目标是，养蜂人可以在蜂箱里安装上这种机器人，并用它来引导蜜蜂增加外出授粉的次数。”

此外，科学家还在利用机器人操纵“保育工蜂”更好地照料蜜蜂的幼虫。众所周知，蜜蜂幼虫有一定的死亡率，但如果能够利用机器人来控制保育工蜂的行为，那么幼虫的存活率就会提高，蜂群也就能扩大，而我们的粮食作物也就有了更多的授粉者。

除了通过振动、热量和电磁场的方式控制蜜蜂的行为外，来自德国柏林自由大学（The Free University Berlin in Germany）的研究人员还制造出了一种能够学习并表演“摇摆舞”的蜜蜂机器人。这种舞蹈是蜜蜂的本能，它们以此来交流食物来源等信息。只要稍加改进，这种蜜蜂机器人就可以引导真正的蜜蜂飞向某个特定位置。

其实，相较于人类制造的蜜蜂机器人，大自然早就有植物学会了伪装成蜜蜂，控制它们行为的情况。毕竟对于植物来说，蜜蜂的重要性不言而喻，如果能够掌握这一技能，种群的繁育能力便会大大增加。例如，某些兰花为了诱骗雄性蜜蜂来给它们授粉，会将花瓣伪装成雌性蜜蜂的模样。但相比之下，制造机器人显然对蜜蜂们更具亲和力。

谁能想象，一个小小的微型机器人就有可能让一些物种的种群数量激增，甚至让它们改变天生习性。如果将来有一天，人类真的能让机器人与生物“结盟”，让这项技术能够在现实世界中得到应用，那么我们就可以让机器人来管理牲畜、防治害虫、保护野生动物……地球是否会因此变得更加美好，我们不得而知，但动物朋友们，请为机器人的接管做好准备吧！不过，也许它们根本不会意识到机器人的存在。