为什么电刀鱼会“摆动”

动物有各种各样的方式来感知周围的世界。狗嗅周围的空气，海豚使用回声定位，人类则互相看一眼。对于电刀鱼来说，像蝌蚪一样在水中“摆动”有助于它感知水世界。但电刀鱼并不是唯一有目的地摆动身体的生物。在 10 月 26 日发表在《自然机器智能》杂志上的一项研究中，科学家描述了各种各样的生物，它们会做出同样的波浪形运动模式来感知周围的环境。

[相关：五种可以感知你无法感知的事物的动物。]

这项研究背后的团队感兴趣的是，当动物通过移动来改善其对世界的感知时，神经系统会做什么，以及这种行为是否可以转化为机器人控制系统。

“变形虫甚至没有神经系统，但它们的行为却与人类的姿势平衡或躲在管子里的鱼有很多共同之处，”研究合著者、约翰霍普金斯大学机械工程师诺亚·考恩在一份声明中说。“这些生物（刀鱼和变形虫）在生命之树上相距甚远，这表明进化通过非常不同的潜在机制趋同于相同的解决方案。”

在黑暗中摇曳

刀鱼是一种刀形鱼，生活在中美洲和南美洲的淡水湖泊和河流中。它们可以长到三英尺长，以昆虫、甲壳类动物和其他鱼类为食。在野外，它们天生就喜欢躲藏以躲避捕食者。它们会发出微弱的电流，感知捕食者的位置并寻找庇护所。快速摆动身体有助于它们主动感知周围环境，从而找到藏身之处。

在观察池中观察电刀鱼时，研究小组注意到，当光线昏暗时，电刀鱼来回摆动的频率明显更高。当灯光亮起时，电刀鱼的摆动更加轻柔，偶尔会突然快速摆动。

“我们发现，最好的策略是当不确定性过高时，短暂切换到探索模式，然后当不确定性降低时切换回开发模式，”合著者、约翰霍普金斯大学计算细胞生物学家和神经行为学家 Debojyoti Biswas 在一份声明中说。当附近可能有捕食者时，刀鱼会迅速寻找藏身之处。如果它们感到安全，它们可以回到更正常、更少扭动的状态来寻找食物。

刺激感官

在这项研究中，研究小组创建了一个模型来模拟鱼类的关键感知行为。他们利用了其他实验室的研究成果，并在其他生物中发现了同样的感知依赖性运动，包括变形虫、飞蛾、蟑螂、鼹鼠、蝙蝠、老鼠，甚至人类。

据作者称，这是科学家首次破译鱼类的这种模式转换策略，并将这种行为与不同物种联系起来。他们认为，所有生物都拥有大脑计算能力，可以管理环境中的不确定性。

[相关：猫和狗如何看待世界。]

“如果你去杂货店，你会注意到排队的人在等待时会在静止和走动之间变换，”考恩说。“我们认为这是同一件事，为了保持稳定的平衡，你实际上必须偶尔走动并刺激你的传感器，就像刀鱼一样。我们发现这些运动的统计特征在包括人类在内的各种动物中普遍存在。”

了解这些感官机制及其细微差别可用于改进搜索和救援无人机、太空漫游车和其他自主机器人。这些环顾四周的相同特征可以内置到未来的机器人中，以帮助它们感知周围的空间。该团队还计划探索这些机制在生物体（甚至在植物中）中是如何运作的。