Рыбы адаптируются и динамически избегают приближающейся роботизированной рыбы при повторных встречах

Роботы на службе у настоящих рыб

Представьте, что можно мягко отвести диких рыб от нефтяного разлива или загрязнённого участка реки без использования сетей или заграждений. В этом исследовании изучается, смогут ли небольшие роботообразные рыбы однажды делать именно это, обучаясь тому, как настоящие рыбы реагируют, когда роботизированный «сосед» многократно подплывает к ним. Работа показывает: даже робот, спроектированный выглядеть как безобидный компаньон, может быстро восприниматься как угроза — если он движется неправильно.

Робот, который притворяется рыбой

Исследователи использовали тридецильных гуппи из Тринидада, небольшую стайную пресноводную рыбу, часто встречающуюся в быстрых потоках. Вместо металлического субмариновидного аппарата команда применила 3D-печатную реплику рыбы, сильно похожую на настоящую гуппи по размеру и форме. Реплика тянулась по аквариуму скрытым под полом роботом на колёсах, поэтому для гуппи она выглядела как ещё одна рыба, естественно скользящая на постоянной глубине. Камеры сверху тщательно отслеживали и живую рыбу, и роботизированную реплику, позволяя учёным точно видеть, как гуппи ускорялись, замедлялись или поворачивали, когда робот приближался.

Как организовывались встречи

Каждый эксперимент следовал простой схеме. Одиночную самку гуппи помещали в большой мелкий аквариум вместе с роботизированной рыбой. После того как гуппи успевала успокоиться, робот дожидался, пока рыба окажется примерно в 40 сантиметрах, затем начинал плыть прямо к ней с заранее заданной скоростью от 15 до 30 сантиметров в секунду. Подплытие продолжалось до тех пор, пока робот не подходил очень близко или пока гуппи явно не начинала отдаляться. Эта последовательность многократно повторялась для каждой рыбы, а порядок скоростей робота перемешивался, чтобы рыбам было трудно предсказать, с какой скоростью к ним подплывёт робот в следующий раз.

От любопытства к осторожности

Вначале гуппи демонстрировали разнообразные реакции. Иногда они подплывали к роботу, иногда медленно уплывали, а часто — уходили прочь. По мере продолжения серий опытов выявилась чёткая закономерность: рыбы становились всё более настороженными. Даже до того, как робот закрывал дистанцию, они чаще оказывались уже движущимися в сторону от него. Многие особи также проводили много времени, прижимаясь к стенкам аквариума — классический признак тревоги, известный как тигмотаксис, связанный с восприятием опасности у многих животных. Одна особенно осторожная рыба часто почти полностью замирала, когда робот подходил близко — известная защитная поза у жертвенных видов, помогающая избежать обнаружения или подготовиться к быстрому бегству.

Скорость, расстояние и внезапные манёвры

Тщательный анализ тысяч видеокадров показал, что поведение побега у гуппи не вызвано только расстоянием. Рыбы, как правило, ускорялись по мере приближения робота, но сильнее реагировали, когда он подходил быстрее. Когда робот был одновременно близко и быстр, гуппи чаще выполняли резкие внезапные развороты, за которыми следовали взрывные ускорения — манёвры, напоминающие уклонение от настоящих хищников. Когда же рыбы уже быстро уплывали, им часто не требовались такие драматичные движения: они полагались на равномерное ускорение и небольшие коррекции курса, чтобы держаться впереди приближающейся реплики.

Почему эти выводы важны

Десятилетиями компьютерные модели стай рыб обычно сводили избегание к простому правилу: уходи, когда сосед находится ближе определённого расстояния. Это исследование показывает, что реальность более тонкая. Рыбы корректировали свои реакции в зависимости от того, с какой скоростью робот к ним приближался, как часто они его видели ранее и даже от индивидуального темперамента. Такая более сложная картина важна как для биологии, так и для технологий. Для биологов это даёт яснееe представление о том, как животные в реальном времени взвешивают риск и движение. Для инженеров — конкретные рекомендации по проектированию будущих роботообразных рыб: с какой скоростью им следует двигаться, насколько близко они могут подплывать и как повторные встречи меняют поведение животных — чтобы роботы однажды могли безопасно направлять дикую природу прочь от опасности, а не создавать новые источники стресса.

Цитирование: Van Havermaet, S., Gerken, A., Mazrekaj, D. et al. Fish adapt and dynamically avoid an approaching robotic fish across repeated exposures. Sci Rep 16, 14248 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44115-1

Ключевые слова: роботизированная рыба, поведение гуппи, взаимодействие животных и роботов, реакции на угрозу, коллективное движение