Roboter, die mit Fischen kommunizieren

Wie kommunizieren elektrische Fische miteinander? Und was haben sie sich zu sagen? Können wir ihnen vielleicht sogar eigene Botschaften senden? In diesem Projekt werden Know-How aus Biologie, Physik, Machine Learning und Robotik eingesetzt, um das Verhalten schwach-elektrischer Fische zu untersuchen.

Elektrokommunikation und Sozialverhalten in Gruppen schwach elektrischer Fische

Tiere, die sich in Gruppen oder Schwärmen zusammenschließen, nutzen verschiedene Kommunikationskanäle, um Artgenossen zu erkennen, auf sie zu reagieren und Informationen untereinander auszutauschen. Die Fähigkeit eines Individuums, auf einen Sozialpartner zu reagieren und das eigene Verhalten anzupassen, ermöglicht überhaupt erst die Entstehung von koordinierten Verhaltensweisen innerhalb einer Gruppe. Schwach elektrischen Fische wie Mormyrus rume erzeugen kontinuierlich elektrische Pulse (Electric Organ Discharges; EOD), die zur Entstehung komplexer sozialer Gruppendynamiken beitragen. Ihre Elektrokommunikation erlaubt es den Fischen nicht nur Informationen über die Identität ihres Sozialpartners, sondern durch kontext-spezifische Signalsequenzen auch Auskunft über dessen Verhalten zu erlangen. Allerdings wurde bisher nicht hinreichend untersucht, welche sozialen Stimuli diese Signale mit sich bringen, was diese bedeuten und welche Verhalten sie in anderen Fischen auslösen.

EFisch-Roboter Setup
© Nils Weimar
Eine Wissenschaftlerin und ein Wissenschaftler arbeiten hinter einer Glasfassade und mischen Chemikalien mit Großgeräten.
© Nils Weimar

Da es schwer ist, gewünschte Verhaltensweisen einer sozialen Gruppe standardisiert und reproduzierbar zu erforschen, wird in unserem Projekt ein interaktiver biomimetischer Roboter („ElectroFish“) eingesetzt. Dieser Roboter wird von den Fischen als Artgenosse akzeptiert und in die Gruppe integriert. Mit dem Roboter sind wir in der Lage, in Echtzeit lokomotorisch und elektrisch mit den Fischen zu interagieren und so - Schritt für Schritt - die Regeln der Informationsweitergabe in Gruppen dieser Tiere nachzuvollziehen.


Kontaktpersonen

Avatar von der Emde

Prof. Dr. Gerhard von der Emde

Abteilungsleiter Neurethologie / Sensorische Ökologie, Geschäftsführender Direktor

Raum 2.030, Poppelsdorfer Schloss

Avatar Weimar

M.Sc. Nils Weimar

Doktorand

Raum 2.031 B, Poppelsdorfer Schloss

Avatar Walther

Dr. Tim Walther

Wiss. Mitarbeiter

Raum 2.021, Poppelsdorfer Schloss

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