动物们拥有各种各样的方式来感知周围的世界。狗嗅闻周围的空气。海豚使用回声定位。人类互相张望。对于电鳗来说，在水中像蝌蚪一样“摇摆”有助于它感知水下的世界。但电鳗并非唯一有目的性地摆动身体的生物。在10 月 26 日发表在《自然机器智能》杂志上的一项研究中，科学家们描述了各种各样的生物执行这些相同的波浪状运动模式，以感知周围的环境。
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这项研究团队对神经系统在动物为提高感知能力而进行的运动中所起的作用以及这种行为是否可以应用于机器人控制系统感兴趣。
“变形虫甚至没有神经系统，但它们却表现出与人类的姿势平衡或鱼躲在管子里的行为有很多共同之处，”研究合著者、约翰霍普金斯大学机械工程师诺亚·科万（Noah Cowan）在声明中说。“这些生物（电鳗和变形虫）在生命之树上相距甚远，这表明进化通过截然不同的基本机制殊途同归地找到了相同的解决方案。”
在黑暗中摇摆
电鳗是刀片状的鱼，生活在中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，它们天生就会躲藏以避免捕食者。它们会发出微弱的电脉冲来感知捕食者的位置并寻找庇护所。快速摇摆身体有助于它们积极感知周围环境以找到藏身之处。
在观察槽中观察电鳗时，研究团队注意到，在黑暗中，鱼来回摇摆的频率明显更高。当有灯光时，鱼会更轻柔地摇摆，偶尔会有快速的爆发。
“我们发现最好的策略是在不确定性过高时短暂切换到探索模式，然后在不确定性下降时切换回利用模式，”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德博乔蒂·比斯瓦斯（Debojyoti Biswas）在声明中说。当附近可能有捕食者时，电鳗会迅速寻找藏身之处。如果它们感到安全，就可以恢复到更正常、摆动更少的状态来寻找食物。
激发感官
在这项研究中，研究团队创建了一个模型，模拟了鱼的关键感知行为。他们利用了其他实验室的研究成果，并在包括变形虫、飞蛾、蟑螂、鼹鼠、蝙蝠、老鼠，甚至人类在内的其他生物中发现了相同的感官依赖性运动。
据作者称，这是科学家们首次破译鱼类的这种模式切换策略，并将这种行为与不同物种联系起来。他们认为，所有生物的大脑计算都管理着环境中的不确定性。
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“如果你去超市，你会注意到排队的人在等待时会在静止和走动之间切换，”科万说。“我们认为这就是在发生同样的事情，为了保持稳定的平衡，你实际上需要偶尔移动身体，激发你的传感器，就像电鳗一样。我们发现这些运动的统计特征在包括人类在内的多种动物身上普遍存在。”
了解这些感官机制及其细微之处可以用于改进搜索救援无人机、太空探测器和其他自主机器人。这些环顾四周的相同特征可以内置到未来的机器人中，帮助它们感知周围的空间。研究团队还计划探索这些机制在生物体（甚至植物）中的工作原理。
