研究人员开发了可用于机器人的动物传感新理论

所有的动物，从昆虫到人类，都依靠它们的感官作为生存的重要工具。像眼睛、耳朵和鼻子这样的感觉器官是用来寻找食物或发现威胁的。然而，感觉器官的实际位置和方向并不是直观的，现有的理论无法对其位置和方向做出预测。

随着西北大学的新发展，这种情况正在发生变化。一组研究人员提出了一种新的理论，它实际上能够预测动物感觉器官的运动，特别是当动物在寻找像食物这样重要的东西时。

这项研究发表在9月22日的《eLife》杂志上。

能量约束比例下注

这个新发展的理论被称为能量约束比例下注，被应用到四种不同的动物身上，它涉及三种不同的感官，包括视觉和嗅觉。研究小组展示了该理论如何预测每只动物的感知行为。

这一新理论可能会在机器人领域产生影响，可能会提高机器人在收集信息时的性能。这也可能对自主汽车的发展产生影响，特别是改善它们对不确定性的反应。

马尔科姆·麦克尔领导了这项有希望的研究。他还是西北大学麦考密克工程学院的生物医学和机械工程教授，以及温伯格文理学院的神经生物学教授。

“动物靠运动谋生，”麦克尔弗说。“为了找到食物和配偶，并识别威胁，它们需要移动。我们的理论为动物们提供了深入的见解，让我们了解到动物们是如何在花费多少精力来获取所需的有用信息上下赌注的。”

新的理论揭示了感觉器官的不同运动，由此产生的算法模拟了感觉器官的运动。哺乳动物的感官动作和这些昆虫的真实动作相吻合。

博弈能量

对于动物来说，移动需要消耗大量的能量，它们在赌它们要移动到的地方会提供信息。研究人员称，他们愿意花费的食物能量与这些地点的预期价值成正比。

墨菲说：“虽然大多数理论预测动物在很大程度上已经知道某物在哪里时会如何行动，而我们的理论则是预测动物对什么情况知之甚少——这是生活中的一种情况，对生存至关重要。”。

这项研究集中在南美洲的裸体电鱼身上，实验是在麦克尔的实验室里进行的。然而，这并不是所有的新数据，因为研究小组利用了过去发表的关于美国东部盲鼹鼠、美洲蟑螂和蜂鸟鹰蛾的数据集。

被关注的三种感官包括电鱼的电感应、蛾子的视觉以及鼹鼠和蟑螂的嗅觉。

这一新发展的理论使人们在四处走动收集信息时能节省更多的精力和时间。同时，有足够的信息来指导追踪和其他动物间常见的探索行为。

麦克尔弗说：“当你观察猫的耳朵时，你会经常看到它们在空间的不同位置旋转。“这是一个动物如何不断地定位自己的感觉器官来帮助它们从环境中吸收信息的例子。事实证明，在耳朵、眼睛和鼻子等感觉器官的运动过程中，有很多事情发生。”