إن روبوفينش " RoboFinch" هو مدرب غناء آلي للطيور. صمم الباحثون روبوفينش لدراسة ما تحتاج الطيور المغردة الصغيرة إلى رؤيته وسماعه لتتعلم نغماتها بشكل أفضل. يمكن لمثل هذه الروبوتات أن تساعد الطيور النادرة على البقاء في يوم من الأيام. يعد روبوفينش أحد الروبوتات العديدة الجديدة التي تحاكي الحياة البرية للمساعدة في حل المشكلات.
كان الناس يقلدون الطيور منذ مئات السنين. حيث لاحظ الفنان والعالم الشهير ليوناردو دافنشي منذ ثمانينيات القرن الخامس عشر أن الطيور يمكن أن تلهم آلات الطيران. واليوم، تلهم الطيور الروبوتات. قامت شركة Festo، وهي شركة ألمانية، بتطوير طائرات بيونيك سويفت صغيرة الحجم. يوماً ما، قد تتمكن هذه الروبوتات من تتبع المواد التي تتحرك عبر خطوط إنتاج المصنع. وصمم فريق آخر جناح طائر آلي مكسو بالريش قد يمهد الطريق لطائرات دون طيار.
لكن التكنولوجيا المستوحاة من الطيور يمكن أن تفعل أكثر من مجرد جعل حياة البشر وعملهم أسهل. يقوم الباحثون الآن بإنشاء روبوتات تبدو أو تتصرف مثل الطيور لدراسة الكائنات وحمايتها. على سبيل المثال، تريد إحدى المجموعات أن تفهم كيف تتعلم الطيور ألحانها المميزة. ويعمل آخرون على تحسين الطائرات بدون طيار لحماية الطيور من الاصطدام بالطائرات. وبوحي من العديد من المخلوقات التي تعيش في الأدغال، قد يساعد روبوت آخر علماء المستقبل في حماية الموائل التي تعيش فيها الطيور.
دروس الكورال
يتعلم ذكور العصافير المخططة الصغار التواصل من خلال الاستماع إلى البالغين. وفي المختبر، وجد الباحثون أن هذه الطيور المغردة يمكنها التعلم من التسجيلات الصوتية. لكن هذه العصافير تتعلم بشكل أفضل عندما تستمع إلى ذكور العصافير الحية، كما يشير رالف سيمون. وهو يدرس علم الصوتيات الحيوية، أي كيفية إصدار الحيوانات للأصوات واستخدامها، في حديقة حيوان نورمبرغ في ألمانيا. وهو جزء من الفريق الذي قام ببناء روبوفينش.
أرادت مجموعته أن تعرف كيف يساعد التواجد حول الذكور البالغين صغار العصافير على التعلم. هل كان التفاعل الاجتماعي؟ أم أنهم شاهدوا حركات مناقير ورؤوس كبارهم؟
لمعرفة ذلك، قام الباحثون ببناء ستة روبوتات للطيور. كما قاموا بتسجيل فيديو عالي السرعة لذكور بالغين لتحليل كيفية تحرك مناقيرهم عندما يغنون. ثم قام الباحثون ببرمجة الروبوتات الخاصة بهم لتقليد حركات المنقار. يتذكر سايمون قائلاً: أخيراً، قام الباحثون برسم عصافيرهم الآلية بنفس ألوان الطيور الحقيقية. ثم حان الوقت لدرس الكورال.
في إحدى التجارب، قام الفريق بتقسيم 45 طائراً صغيراً إلى أربع مجموعات. لم يسمع البعض سوى تسجيلات لأغاني العصافير التي شُغلت بواسطة مكبر الصوت. واستمع آخرون إلى إناث الطيور التي لم تكن تغني. كان هذا لدراسة ما إذا كان تعلم الأغنية يعتمد على التفاعلات الاجتماعية. قام روبوفينش بتعليم المجموعتين الأخريين من الكتاكيت. شُغلت أصوات الطيور من مكبر صوت خلف الروبوتات مباشرة. وكانت مناقير الروبوتات تتحرك إما متزامنة مع الأغاني أو غير متزامنة معها. وقد سمح ذلك للفريق بالتحقيق فيما إذا كانت حركات المنقار أو الرأس تساعد في تعلم الأغنية.
إعارة الانتباه
لم تتعلم كل العصافير نغمات معلميها. لكن الطيور التي تعيش مع روبوفينش قضت في النهاية معظم وقتها بالقرب من الروبوت ومكبر الصوت.
قام الباحثون بإحصاء مقدار الوقت الذي تقضيه العصافير بالقرب من مصدر الصوت، إما روبوفينش مع مكبر صوت أو مجرد مكبر صوت. خلال الأسبوع الأول، أمضت العصافير التي تعيش مع روبوفينش الذي كانت أغنيته متزامنة مع حركات منقاره 27 % من وقتها في الجلوس بالقرب من الروبوت. أولئك الذين كانوا في قفص مع روبوت يقوم بتشغيل الأغاني غير المتزامنة كانوا أقل حرصاً. لقد أمضوا 5 % فقط من وقتهم بالقرب من الإعداد خلال الأسبوع الأول. العصافير التي سمعت الصوت فقط بدون روبوفينش أو إناث الطيور أمضت وقتاً أقل حول مصدر الصوت.
ويقول الباحثون إن العصافير الصغيرة تبدو وكأنها تولي اهتماماً وثيقاً لحركات الروبوتات أثناء جلسات التدريب. عندما يبدأ الطائر الآلي بالغناء، غالباً ما تتوقف الطيور عما تفعله للاقتراب منه. وقد لاحظ العلماء سلوكيات مماثلة في العصافير البرية التي تتعلم من معلمين أحياء.
يأمل سايمون أن يقوم الباحثون بتكييف هذا النهج لبناء روبوتات من الأنواع الأخرى أيضاً.
وتقول هيذر ويليامز إن مثل هذه الروبوتات قد تساعد يوماً ما الطيور اليتيمة. وهي متخصصة في علم البيئة السلوكية، وتدرس أغاني الطيور في كلية ويليامز في ويليامزتاون بولاية ماساتشوستس. وتضيف إن الكتاكيت تصبح مرتبطة بقوة بمن يطعمها أو يتفاعل معها. لم تعمل على روبوفينش. ولكن ربما تستطيع روبوتات الطيور المستقبلية أن تساعد يوماً ما الطيور المهددة بالانقراض والتي يتم تربيتها في الأسر، كما تقول. يمكن أن ترتبط الكتاكيت اليتيمة بالروبوتات التي يمكن أن تعمل كمرشد كورال.
يمكن أيضاً وضع الطيور الآلية المغردة في البرية لتعليم الطيور المهددة بالانقراض كيفية الغناء. إذا لم يكن هناك ما يكفي من القدوة في البرية، فإن العلماء يشعرون بالقلق من أن الطيور الصغيرة قد لا تتعلم نداءاتها المميزة. ربما يحدث هذا بالفعل مع بعض الأنواع، مثل آكلات العسل. وتخلص ويليامز إلى أنه بدون تعليمات، فإن مثل هذه الطيور تخاطر بـ "فقدان أغنية النوع".
مراقبة الملاحة الجوية
في بعض المناطق، يمكن أن يشكل عدد كبير جداً من الأصدقاء ذوي الريش خطراً على الناس. ضع في اعتبارك عندما تصطدم الطيور بالطائرات. بين عامي 1990 و2022، تم الإبلاغ عن أكثر من 260 ألف حادث تصادم بين طائرات مدنية وطيور في الولايات المتحدة.
وللمساعدة في تنقية الهواء، قام المهندسون في هولندا بجامعة غرونينغن ببناء روبوت طائر. صمم الباحثون الروبوت الخاص بهم ليبدو مثل صقر الشاهين، وهو طائر يصطاد مجموعة واسعة من أنواع الطيور في جميع أنحاء العالم. بفضل أجنحته وذيله الواقعيين، يتمتع الروبوت بنفس الريش الرمادي والجانب السفلي المرقط مثل نظيره الحقيقي. يُسمى هذا الطائر الجارحة الاصطناعي، المصنوع من الألياف الزجاجية والبلاستيك الصلب بـRobotFalcon.
تقول شارلوت هيميلريك، عالمة الأحياء في غرونينغن، إن أنواع الطيور الموجودة حول المطارات يجب أن تنظر إلى الروبوت باعتباره تهديداً. وهي أحد مصممي هذا الروبوت، الذي يعمل على مروحتين متصلتين بمقدمة جناحيه. يسمح الفيديو الذي ينقل من كاميرا مثبتة على رأس الطائرة لمشغلي الطائرة بدون طيار بتوجيه الجهاز الذي يحلق على ارتفاعات عالية.
اختبر فريق هيميلريك مدى نجاح RobotFalcon في تخويف الطيور التي توجد عادة في المطارات. وشملت هذه الزرزور، والنوارس، وطيور أبو الأجنحة، والغرابيات، مثل الغربان والعقبان. وقارنوا أداء RobotFalcon بمدى نجاح طائرة بدون طيار عادية في إبعاد مثل هذه الطيور. في بعض الأحيان تنزل الآلات على الطيور من أعلى. وفي أحيان أخرى ارتفعوا من مكان قريب من الأرض. بمجرد أن يطير السرب، يقوم الجهاز بمطاردة الطيور.
تم اعتبار المطاردة ناجحة إذا قام الجهاز بإبعاد الطيور لمسافة لا تقل عن كيلومتر واحد (0.6 ميل). ولاحظ الباحثون أيضاً ما إذا كانت الطيور قد عادت خلال ساعتين من مطاردتها.
كان RobotFalcon أفضل من الطائرة بدون طيار في إبعاد الطيور. قام روبوت الطيور هذا بتطهير جميع الأسراب المستهدفة البالغ عددها 54 في غضون خمس دقائق من تحليقه. في نصف الحالات، قام RobotFalcon بمسح الحقول في ما يزيد قليلاً عن 60 ثانية. هربت الطيور أيضاً سريعاً عندما جاء إليها RobotFalcon من الأعلى، كما يفعل الصقر المفترس الحقيقي.
وقامت الطائرة بدون طيار العادية بتطهير حوالي 80 بالمائة من حقولها خلال خمس دقائق. حيث طهرت نصف الأسراب الـ56 التي استهدفتها في غضون دقيقتين، أي ضعف الوقت الذي استغرقه RobotFalcon. كما أثبتت الطائرة بدون طيار أنها أقل فعالية في إبقاء الطيور في الهواء. كانت الطيور التي تطاردها الطائرات بدون طيار العادية أكثر عرضة للهبوط في الحقل من تلك التي واجهت RobotFalcon.
قام الفريق أيضاً بمقارنة نتائج RobotFalcon مع الطرق الأخرى المستخدمة لإطلاق النار على الطيور، مثل المتفجرات الصغيرة أو تسجيلات نداءات الاستغاثة من نفس النوع. يتم استخدامها أحياناً في قاعدة ليوفاردن الجوية في هولندا. شجع الروبوت معظم الطيور على البقاء بعيداً لفترة أطول من تلك الأساليب الأخرى.
شارك فريق هيميلريك النتائج التي توصل إليها في مجلة واجهة الجمعية الملكية في عام 2022.
يقول عالم الميكانيكا الحيوية باولو سيجري إن العديد من الطيور لديها خوف عميق من الحيوانات المفترسة المحفورة في أدمغتها. لكننا لا نفهم جيداً كيف تقرر الطيور ما يشكل تهديداً، كما يقول. ويضيف: "هناك شيء ما في RobotFalcon يجعل الطيور تعتقد أنه صقر حقيقي - ويشكل تهديداً أكبر من الأشياء الأخرى التي من صنع الإنسان". قد تختلف كيفية استجابة الطيور حسب الأنواع. على سبيل المثال، عادت بعض الطيور، مثل الغربان والعقاب بعد ساعة من خوفها من نداءات الاستغاثة أو من RobotFalcon.
جاسوس جاثم
يمكن للطائرات دون طيار التي تحلق على ارتفاعات عالية أن تساعد الباحثين على رسم خريطة للحيوانات ودراستها في مناطق واسعة. على سبيل المثال، يمكن لهذه الآلات حساب مستعمرات تكاثر الطيور المائية، والعثور على قرود الغابات المطيرة النادرة، وحتى جمع مخاط الحوت! لكن الأماكن التي يصعب الوصول إليها - مثل الغابة الكثيفة- يمكن أن تشكل تحدياً للطائرات بدون طيار، كما يشير بيتر تشنغ. قاد عالم الروبوتات هذا فريقاً صمم الآن روبوتاً لملء هذا المجال.
تهدر الطائرات بدون طيار الكثير من طاقة البطارية في الهواء. ومن خلال الجلوس، يمكن للنوع الجديد جمع البيانات لفترات أطول من الدرونات العادية. ويضيف تشنغ: "كلما تمكنت من البقاء في مكان واحد لفترة أطول، كان ذلك أفضل".
ولمساعدته في التجسس من بين الأشجار، يغير الروبوت الجديد لفريقه شكله للتبديل بين الطيران والجثم.
وقد استلهم الباحثون من الحيوانات التي تعيش بين الأشجار، مثل الكسلان والسناجب. تستخدم مثل هذه الحيوانات أذرعها بطرق فريدة للإمساك بالأشجار والبقاء عالياً. ويقول تشنغ إن الروبوت لا يبدو مثل الكسلان ولا السنجاب. وبطريقة ما، يحاكي الروبوت ما تفعله الطيور عندما تجلس. تصطف الأشواك الفولاذية على أذرع الروبوت الممسكة. مثل مخالب الطيور، كما تلتصق هذه المسامير بلحاء الشجرة.
وبينما يجلس الدرون - مما يطيل عمر البطارية - يمكن للمعدات الموجودة على متنه التطفل على الحياة البرية أو موطنها. على سبيل المثال، يمكن للميكروفونات تسجيل أغاني الطيور أو مكالمات القردة. يمكن للكاميرات التقاط الصور بينما تقوم أجهزة الاستشعار عبر الإنترنت بمراقبة الرطوبة ودرجة الحرارة. يقول تشنغ إن ما يجعل جاسوس الغابة الجديد هذا مميزاً هو أنه يمكنه البقاء على الأشجار لفترة طويلة جداً.
هل هناك مخاطر لنشر روبوتات الطيور؟
لا يزال توظيف الروبوتات كوسائل مساعدة في الحفاظ على البيئة أمراً جديداً إلى حد ما. بعض من أقدم هذه الروبوتات البيئية كانت عبارة عن طائرات بدون طيار مؤقتة صُممت لمراقبة الحياة البرية في عام 2011. ومنذ ذلك الحين، قطعت هذه الأجهزة شوطاً طويلاً، كما يشير سيغري. إن العديد من الطائرات الصغيرة "متاحة على نطاق واسع، وسهلة الطيران وقابلة للتخصيص بدرجة كبيرة".
ومع ذلك، لا يزال العلماء غير متأكدين من كيفية تأثير الدرونات وغيرها من التقنيات الروبوتية على سلوك الطيور.
تشير بعض الدراسات إلى أن الطيور لا تنزعج من الدرونات. لكن آخرين وجدوا أنها يمكن أن تسبب التوتر. قد تهاجمها الطيور الجارحة، مثل النسور والبوم، لحماية أراضيها. لاحظ الباحثون أيضاً أن الطيور الساحلية (مثل صائد المحار الأمريكي وزقزاق الأنابيب المهددة بالانقراض) قد تحاول مطاردة الدرونات بعيداً عن أعشاشها. وهذا يترك صغارهم عرضة للحيوانات المفترسة.
لكن العثور على طرق لدراسة الطيور بأمان باستخدام الروبوتات قد يكون له فوائد. وجد تقرير صادر عن BirdLife International عام 2018 أن أربعة من كل 10 أنواع من الطيور في جميع أنحاء العالم آخذة في الانخفاض. وفقدت أمريكا الشمالية وحدها ما يقرب من 3 مليارات طائر منذ عام 1970، وفقاً لدراسة أجريت عام 2019 في مجلة Science. ويبحث الباحثون عن أي أدوات يمكن أن تساعد في معالجة انخفاض أعداد الطيور في جميع أنحاء العالم.
يشير تشنغ إلى أن الروبوتات اليوم ربما لا تستطيع جمع كل البيانات التفصيلية عن سلوك الحيوان التي يريدها علماء البيئة. من المحتمل أن تخيف الأجهزة المخلوقات التي من المفترض أن تتجسس عليها إذا اقتربت منها كثيراً. وبشكل عام، تميل الروبوتات إلى التركيز على التقنيات المتطورة. وهذه قد لا تكون عملية في البرية.
ومع ذلك، سواء أكان الأمر يتعلق بغناء العصافير أو الدرونات، فإن موجة جديدة من التكنولوجيا تستمد إشاراتها من الطبيعة. يمكن لهذه الأجهزة الاستفادة من القدرات الفريدة للطيور وغيرها من الكائنات التي تعيش بين الأشجار لمساعدة البشر والحياة البرية. إن استعارة الحيل من الحيوانات يمكن أن يجعل الروبوتات أكثر فائدة أيضاً. يقول تشنغ: "إن الطبيعة والحيوانات ممتازة في التكيف مع بيئتها". وبالنسبة إلى علماء الروبوتات هناك العديد من الدروس التي يمكن تعلمها من الطبيعة من خلال المحاكاة الحيوية.
----