論文の概要: Quantifying the biomimicry gap in biohybrid robot-fish pairs

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.08978v2
• Date: Sun, 17 Mar 2024 22:17:41 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-03-20 04:02:28.652989
• Title: Quantifying the biomimicry gap in biohybrid robot-fish pairs
• Title（参考訳）: バイオハイブリッドロボットと魚のバイオミミクリーギャップの定量化
• Authors: Vaios Papaspyros, Guy Theraulaz, Clément Sire, Francesco Mondada,
• Abstract要約: 我々は,ヒラメの4種の魚類(Hemigrammus rhodostomus)とニューラルネットワーク(NN)モデルを用いた生体模倣的社会相互作用の生成を行った。 我々の生物ハイブリッドシステムは,魚のペアを反映した社会的相互作用を生み出すことを示した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6749750044497732
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Biohybrid systems in which robotic lures interact with animals have become compelling tools for probing and identifying the mechanisms underlying collective animal behavior. One key challenge lies in the transfer of social interaction models from simulations to reality, using robotics to validate the modeling hypotheses. This challenge arises in bridging what we term the "biomimicry gap", which is caused by imperfect robotic replicas, communication cues and physics constraints not incorporated in the simulations, that may elicit unrealistic behavioral responses in animals. In this work, we used a biomimetic lure of a rummy-nose tetra fish (Hemigrammus rhodostomus) and a neural network (NN) model for generating biomimetic social interactions. Through experiments with a biohybrid pair comprising a fish and the robotic lure, a pair of real fish, and simulations of pairs of fish, we demonstrate that our biohybrid system generates social interactions mirroring those of genuine fish pairs. Our analyses highlight that: 1) the lure and NN maintain minimal deviation in real-world interactions compared to simulations and fish-only experiments, 2) our NN controls the robot efficiently in real-time, and 3) a comprehensive validation is crucial to bridge the biomimicry gap, ensuring realistic biohybrid systems.
• Abstract（参考訳）: ロボットが動物と相互作用するバイオハイブリッドシステムは、動物の集団行動のメカニズムを探索し特定するための魅力的なツールとなっている。 重要な課題の1つは、シミュレーションから現実への社会的相互作用モデルの移行であり、ロボットを使ってモデリング仮説を検証することである。 この課題は、不完全なロボットレプリカ、コミュニケーションキュー、シミュレーションに組み込まれていない物理学的制約によって引き起こされる「バイオミミクリーギャップ」と呼ばれるものをブリッジすることで、動物の非現実的な行動反応を引き起こす可能性がある。 本研究では,ヒラメの4魚(Hemigrammus rhodostomus)とニューラルネット(NN)モデルを用いた生体模倣的社会相互作用の創出について検討した。 魚とロボットルアーを組み合わせたバイオハイブリッド・ペアの実験と、魚のペアのシミュレーションを通して、我々のバイオハイブリッド・システムは、本物の魚のペアのペアを反映した社会的相互作用を生成することを実証した。 私たちの分析では、次のように強調しています。 1) ルアーとNNは, シミュレーションや魚のみの実験と比較して, 実世界の相互作用において最小限の偏差を保っている。 2)我々のNNはロボットをリアルタイムで効率的に制御し、 3) バイオミミクリーギャップを埋め, 現実的なバイオハイブリッドシステムを確保するためには, 包括的検証が不可欠である。

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