Aktuality

SkyBat – unikátny výskum spája biológiu netopierov, umelú inteligenciu a robotiku

Vložil(a): A. Nozdrovická, 22.2.2018, videné 2126-krát

Vedci zo SAV v spolupráci s kolegami z STU Bratislava a UCM Trnava rozbiehajú unikátny výskum, ktorý integruje poznatky z behaviorálnej ekológie netopierov, umelej inteligencie, elektrotechniky a robotiky.

Myšlienka vznikla na Ústave ekológie lesa SAV, kde vedecký tím, v zložení Peter Kaňuch a Ladislav Naďo pri skúmaní stromových netopierov objavili zaujímavé swarmové správanie, ktorého vlastnosti majú veľký potenciál využitia  v rôznych oblastiach vedy a techniky. Podarilo sa im zostaviť excelentný kolektív, ktorý v utorok (20. 2.) predstavil na seminári na Ústave informatiky SAV prvé výsledky spolupráce, prvú verziu agentového modelu SkyBat.

Výskum interdisciplinárneho tímu sa orientuje na tri hlavné línie.

Prvou je samotný biologický výskum a jeho podpora pomocou počítačového modelu. Model SkyBat v sebe zahŕňa doposiaľ získané poznatky o správaní netopierov. Už teraz je zrejmé, že dokáže dostatočne presne zrkadliť dynamiku pohybu skupiny netopierov pozorovanú v prírode. Je totiž pevne zasadený vo fyzickej realite, používá priestor vo forme krajiny a rýchlosť zmien parametrov založených na princípoch letu živých zvierat. Tento model bude možné využívať na overovanie hypotéz fungovania niektorých behaviorálnych mechanizmov a po jeho spresnení ho bude možné ďalej parametrizovať a použiť pre modelovanie správania ďalších živočíšnych druhov. V konečnom dôsledku bude prospešný aj pre ekológiu, pretože umožní včas detekovať zmeny v ekosystémoch a reagovať na ne.  

Ďalšia línia súvisí s jedinečnými vlastnosťami pozorovaného swarmového správania - schopnosť skupiny plniť úlohy nad rámec schopností jednotlivcov, hľadanie neznámeho cieľa, presúvanie sa z jednoho bodu do druhého bez hierarchického riadenia pomocou vodcu, ako aj schopnosť skupiny integrovať sa po predchádzajúcej úplnej dezintegrácii na jednotlivcov (tzv. fission-fusion dynamika). Tento mechanizmus využívajú aj iné živočíšne druhy.  Skupina jedincov sa zhromažďuje na miestach, kde prečká spoločne noc (resp. deň, v prípade netopierov) a počas lovu sa rozdelí na jednotlivcov alebo menšie skupiny.  Matematická formalizácia tejto dynamiky a následná implementácia algoritmov takéhoto správania má potenciál pre aplikácie v oblasti optimalizácie a swarmovej robotiky. Priame využitie je možné napríklad pri záchranných operáciách, pri vyhľadávaní potenciálne nebezpečných oblastí a následnej eliminácii rizika a pod. Výskum v oblasti swarm robotiky je v súčasnosti jednou z najaktuálneších tém a jeho rozvoj kráča ruka v ruke s vývojom autonómnych bezpilotnách prostriedkov, predovšetkým dronov.

Treťou významnou líniou tohto integrovaného výskumu je vývoj pokročilých systémov zberu terénnych dát, lebo vzhľadom na špecifiká biologického druhu a ťažko prístupný terén nie je možné využiť štandartné monitorovacie zariadenia.

Výsledky získané z doterajšieho výskumu ukazujú veľký potenciál, ale na to, aby sa ho podarilo rozvinúť, je potrebná ďalšia práca v teréne a získanie väčšieho množstva údajov o pohybe celej kolónie netopierov. Zbieranie dát je náročný proces, ktorý si vyžaduje investície do vhodného monitorovacieho systému a tiež množstvo ľudskej práce.

Kolektív výskumníkov verí, že sa im podarí získať finančnú podporu na tento skutočne ojedinelý výskumný projekt.

Viac informácií a video z prednášky na: https://www.facebook.com/ustavinformatikysav

Ivana Budinská, UI SAV

Foto: archív

 

 

Príloha

Dron s ikonami lietajúcich netopierov.
Príloha

Interdisciplinárny tím slovenských vedcov sa pri vytváraní algoritmu SkyBat inšpiroval skupinovým správaním netopiera Raniaka stromového (Nyctalus leisleri). Tento európsky významný druh využíva takmer výlučne úkryty v dutinách starých stromov, v ktorých vytvára skupiny s veľkosťou až niekoľko desiatok jedincov. Jeho behaviorálnou ekológiou a habitatovými nárokmi sa už niekoľko rokov zaoberajú vedci z Ústavu ekológie lesa SAV.