魚群VR實驗啟發機器人「群體智慧」革命

魚類天生就是協調運動的專家。即使沒有領導者，魚群中的個體仍能完美保持隊形、避免碰撞，並以流暢的姿態應對環境變化。這種兼具穩健性與靈活性的特質，一直是機器人等人工系統難以企及的目標。

德國康斯坦茨大學研究團隊近期取得重大突破，他們透過讓魚類在虛擬實境中自由遊動，成功解開魚群運動的奧秘。這項發表於《科學機器人》期刊的研究，為機器人叢集控制技術開創全新可能。

「我們的研究證明，自然界歷經千萬年演化出的解決方案，能為工程系統帶來既穩健又高效的控制法則。」論文第一作者、康斯坦茨大學的李亮強調。共同作者、厄特沃什大學的Máté Nagy則指出：「這項發現將為機器人與自動駕駛載具設計帶來令人振奮的應用前景。」

研究團隊設計特殊VR系統模擬自然魚群環境，將幼年斑馬魚置入聯網水族箱。每條魚都能與「全息投影」的虛擬同類互動，這些虛擬魚其實是其他水族箱中真實魚類的即時投影。沉浸式3D環境讓研究人員能精確操控視覺刺激，並記錄魚類反應。

透過高度控制實驗，科學家成功解析魚類互動的關鍵訊號，逆向工程破解斑馬魚群遊行為。令人驚訝的是，魚群協調運動僅需依據鄰近魚隻的「相對位置」這項簡單法則，完全不需要計算速度引數。

「魚類運用極簡的認知規則，卻能達成絕佳功能性協調。」資深作者、馬克斯普朗克動物行為研究所所長Iain Couzin表示。團隊更進行VR「圖靈測試」，讓真實魚類與演算法控制的虛擬魚共遊，結果顯示魚群根本無法分辨差異。

這項源自魚群的自然控制法則，隨後被應用於機器車、無人機與船艦叢集測試。對照現行最先進的模型預測控制(MPC)技術，魚群法則不僅表現相當，運算複雜度更低，能源效率也更優異。

「這項研究完美展現生物學與機器人學的互利關係。」共同作者、康斯坦茨大學電腦科學教授Oliver Deussen強調：「用機器人探索生物機制，反過來又能啟發更有效的機器控制策略。」

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