Heb je een herdershond schapen zien verzamelen op een heuvel? De schapen bewegen in golven en pulseren heen en weer, de hond weven achter en om hen heen. Knijp een beetje en het is alsof je ijzervijlsel op een stuk papier ziet dat wordt rondgetrokken door een magneet eronder, of een zwerm spreeuwen die uit een naderende valk schiet, of een school vissen die een naderende pinguïn ontwijkt.

De patronen zien er bij elk evenement hetzelfde uit, omdat het gecoördineerde gedrag dat we zien in schapenkudden of visscholen - waar individuen allemaal dicht op elkaar zitten en in een bepaalde richting zijn uitgelijnd - hun kansen om door roofdieren te worden geïdentificeerd of opgegeten, kan verkleinen.

Gefascineerd door deze patronen, we wilden onderzoeken hoe deze anti-roofdiereffecten werken, door gebruik te maken van GPS om kuddes schapen en een herdershond te volgen:

Wat we vonden ondersteunde de al lang bestaande bewering dat individuele dieren reageren op potentieel gevaar door naar het centrum van een vluchtende groep te gaan - een theorie die de 'egoïstische kudde' wordt genoemd en die voor het eerst werd voorgesteld door de grote evolutionaire bioloog Bill Hamilton in de jaren zeventig.

Honden regels

Echter, er was iets dat nog interessanter was dan de manier waarop de schapen stroomden:het gedrag van de herdershond. Hoe slaagde de hond erin om zoveel schapen met zo'n schijnbaar gemak te manoeuvreren en te manipuleren? Welke regels gebruikte de hond? Om dit te onderzoeken hebben we een model gebouwd van het gedrag van schapen en herdershonden, en vergeleken computersimulaties met de echte gegevens die we hadden verzameld:

We ontdekten dat de hond twee heel eenvoudige regels leek te gebruiken. Het zou de schapen van achteren verdrijven, richting het doel, maar als de schapen te verspreid raken, de hond zou naar de rand van de lekkende kudde gaan. Doordat de schapen van de hond af en naar elkaar toe bewegen als de hond te dichtbij komt (denk aan het ijzervijlsel en de magneet) is het resultaat een samenhangende schapenkudde en een herdershond die achter de kudde weeft.

Maar we hebben het weven niet in ons model gecodeerd - alleen de twee eenvoudige regels - en toch vertoonde ons model-herder nog steeds hetzelfde weefgedrag als de hond. Dit fenomeen, waar een model eigenschappen heeft die we niet hebben "gecodeerd", is wat bekend staat als een opkomend gedrag.

Robot herders

Toen we dit 'herdersmodel' aanvankelijk beschreven op basis van de twee regels, we zeiden dat ons werk "nieuwe manieren suggereert waarop robots kunnen worden ontworpen om bewegingen van levende en kunstmatige middelen te beïnvloeden". Dit leidde tot veel media-aandacht, en verontwaardiging dat we herdershonden wilden vervangen door robots. Wij niet, maar we denken wel dat het mogelijk is om robots te bouwen voor het verzamelen en hoeden, geïnspireerd door het gedrag van de herdershond.

Om onze beweringen te testen, we hebben onlangs een eenvoudige robot geprogrammeerd om onze "hondenregels" te volgen, en liet het kleine plastic (levenloze) voorwerpen verzamelen. We ontdekten dat de robot uitstekend werk heeft geleverd. Zonder hulp van ons, de robot identificeerde en verzamelde snel de objecten, zijn gedrag aanpassen als we er meer objecten in gooien om te verzamelen. De robot was succesvol in al onze proeven:

De volgende stap is om dit allemaal in de echte wereld te doen. Hoewel we een eenvoudige robot gebruikten in een eenvoudige laboratoriumomgeving, onze bevindingen geven aan dat onze aanpak kan worden gebruikt om een ​​verscheidenheid aan verzamel- en hoedentaken uit te voeren.

Een geschikte robot geprogrammeerd met onze algoritmen kan worden gebruikt om olievlekken op te ruimen, plastic of andere voorwerpen uit de omgeving. Het kan ook dieren weghouden van, of ze te hoeden, een specifieke locatie zonder enige menselijke hulp. Om dit te bereiken hopen we samen te werken met ingenieurs en robotica-wetenschappers die ons werk vooruit kunnen helpen.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees het originele artikel.