Invasive alien species respond to biologically-inspired robotic predators
Invasive alien species respond to biologically-inspired robotic predators
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外来入侵物种对仿生机器人捕食者做出反应
DOI：
10.1117/12.2557871
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发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Polverino, Giovanni
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Karakaya, Mert;Porfiri, Maurizio;Polverino, Giovanni
外来入侵物种威胁着全球的自然生态系统，捕食本地物种，并耗尽它们的食物来源。食蚊鱼是世界上最具入侵性的淡水鱼类之一，其对当地动物的负面影响令人担忧。尽管迫切需要对比食蚊鱼的入侵，但我们几乎没有什么方法来对抗它们。即使成功，这些方法也可能过于劳动密集或对本地物种有危险。机器人捕食者可能是对抗食蚊鱼的一种有前途的工具。我们小组最近提出使用一种机器人捕食者，可以对食蚊鱼进行有针对性的攻击。机器人捕食者由三个操作部分组成：一个二维机器人平台，一个本地食蚊鱼捕食者的磁性连接复制品，以及一个内部开发的实时跟踪软件。机器人复制品被编程为沿着预定的轨迹游泳，并通过专用的跟踪软件在真实的时间内随机瞄准食蚊鱼。在现有实验结果的基础上，我们提出了一个全面的数学工具箱，基于符号动力学，递归量化和信息论，详细的机器人捕食者和食蚊鱼之间的行为相互作用。
Invasive alien species threaten natural ecosystems worldwide, prey on native species, and deplete their food sources. Mosquitofish is one of the most invasive freshwater fish worldwide and its negative impacts on the native fauna are alarming. Despite the urgency of contrasting the mosquitofish invasion, we have access to very few methods to combat them. Even when successful, these methods can be excessively labor-intensive or dangerous to native species. Robotic predators may constitute a promising tool in combating mosquitofish. Our group has recently proposed the use of a robotic predator that can perform targeted attacks against mosquitofish. The robotic predator consists of three operational parts: a two-dimensional robotic platform, a magnetically connected replica of a native mosquitofish predator, and an in-house developed live tracking software. The robotic replica was programmed to swim along a predetermined trajectory and randomly target mosquitofish in real time through a dedicated tracking software. Building on available experimental results, we put forward a comprehensive mathematical toolbox based on symbolic dynamics, recurrence quantification, and information theory to detail the behavioral interaction between the robotic predator and mosquitofish.
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