Một nghiên cứu của các nhà khoa học tại Đại học Johns Hopkins đã quan sát thấy nhiều loại sinh vật, từ vi sinh vật, cá đến chó và con người, đều biểu hiện các kiểu chuyển động giống nhau để hiểu môi trường xung quanh. Đặc biệt, cá dao điện sống ở lưu vực sông Amazon thay đổi kiểu di chuyển dựa trên mức độ ánh sáng để cảm nhận môi trường xung quanh tốt hơn. Nghiên cứu cho thấy hành vi phụ thuộc vào giác quan này nhất quán ở các sinh vật khác nhau, từ amip, dơi đến con người.
Các nhà khoa học của Đại học Johns Hopkins đã phát hiện ra rằng các sinh vật từ vi sinh vật đến con người đều có những chuyển động nhất quán phụ thuộc vào cảm giác có tiềm năng ứng dụng trong chế tạo robot.
Lý do cá dao bơi lội trong nước cũng giống như lý do chó đánh hơi hoặc con người nhìn xung quanh ở một địa điểm mới để tìm hiểu về môi trường xung quanh. Các nhà khoa học lần đầu tiên đã chứng minh được rằng nhiều sinh vật khác nhau, thậm chí cả vi sinh vật, sử dụng các kiểu chuyển động giống nhau để nhận thức thế giới.
"Amip thậm chí không có hệ thần kinh, tuy nhiên hành vi của chúng có nhiều điểm chung với con người giữ thăng bằng theo tư thế hoặc cá trốn trong ống", tác giả Noah Cowan, giáo sư kỹ thuật cơ khí tại Đại học Johns Hopkins, cho biết. “Việc các sinh vật này cách xa nhau trong cây sự sống cho thấy quá trình tiến hóa hướng đến cùng một giải pháp thông qua các cơ chế cơ bản rất khác nhau.”
Nghiên cứu này có ý nghĩa to lớn đối với nhận thức và robot và đã được xuất bản trên tạp chí Nature Machine Intelligence.
Phát hiện này xuất phát từ nỗ lực của nhóm nghiên cứu nhằm tìm ra hệ thống thần kinh của động vật hoạt động như thế nào khi chúng di chuyển để cải thiện nhận thức về thế giới và liệu hành vi này có thể được chuyển sang hệ thống điều khiển robot hay không.
Khi quan sát cá dao điện trong bể, các nhà nghiên cứu nhận thấy tần số cá dao điện lắc qua lắc lại tăng lên đáng kể khi ánh sáng mờ. Khi đèn bật sáng, cá lắc lư nhẹ nhàng và thỉnh thoảng chuyển động nhanh.
Cá dao trong tự nhiên có gen cố định để tìm nơi ẩn náu khỏi những kẻ săn mồi. Chúng phát ra dòng điện yếu để xác định vị trí và tìm nơi trú ẩn. Chuyển động nhanh cho phép chúng chủ động cảm nhận môi trường xung quanh, đặc biệt là trong vùng nước tối. Dưới ánh sáng, chúng vẫn thực hiện những chuyển động nhanh chóng này, chỉ là ít thường xuyên hơn.
Tác giả đầu tiên Debojyoti Biswas, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Đại học Johns Hopkins, cho biết: "Chúng tôi nhận thấy rằng chiến lược tốt nhất là chuyển nhanh sang chế độ thăm dò khi độ không chắc chắn quá cao và sau đó chuyển trở lại chế độ khai thác khi độ không chắc chắn giảm xuống."
Đây là lần đầu tiên các nhà khoa học phá vỡ chiến lược chuyển đổi chế độ này ở cá. Đây cũng là lần đầu tiên có người liên hệ hành vi này với một loài khác. Nhóm đã tạo ra một mô hình mô phỏng các hành vi nhận thức quan trọng và sử dụng kết quả nghiên cứu từ các phòng thí nghiệm khác để phát hiện ra các hành động phụ thuộc về mặt nhận thức tương tự ở các sinh vật khác. Các sinh vật có chung hành vi với cá bao gồm amip, bướm đêm, gián, chuột chũi, dơi, chuột và con người.
"Chúng tôi không tìm thấy một nghiên cứu nào trong tài liệu vi phạm các quy tắc chúng tôi tìm thấy ở cá điện, thậm chí cả các sinh vật đơn bào như amip cảm nhận được điện trường", Cowan nói.
Các nhà khoa học mới bắt đầu hiểu cách động vật kiểm soát chuyển động cảm ứng một cách vô thức. Nhóm nghiên cứu nghi ngờ rằng tất cả các sinh vật sống đều có những tính toán trong não để quản lý sự không chắc chắn.
Cowan nói: “Nếu bạn đến một cửa hàng tạp hóa, bạn sẽ thấy những người đang xếp hàng chờ chuyển đổi giữa cố định và di chuyển”. "Chúng tôi nghĩ điều tương tự là để duy trì sự cân bằng ổn định, đôi khi bạn thực sự phải di chuyển, giống như một con cá dao, để kích hoạt các cảm biến của mình. Chúng tôi nhận thấy rằng những dấu hiệu thống kê về chuyển động này là phổ biến ở nhiều loại động vật, bao gồm cả con người."
Nhóm nghiên cứu hy vọng những phát hiện này có thể được sử dụng để cải thiện máy bay không người lái tìm kiếm và cứu hộ, máy thám hiểm không gian và các robot tự hành khác. Tiếp theo, họ sẽ kiểm tra xem liệu những hiểu biết sâu sắc của họ có áp dụng được cho các sinh vật khác hay không, thậm chí cả thực vật.