暗闇の中でクモの巣を理解する人工知能

蜘蛛の巣は素晴らしい創造物です。クモは獲物を捕まえて食べるためにそれを作ります。他の昆虫を狩るためのこれらの織機は、暗闇の中でも行うことができます。しかし、光がなければどうやってそれらを作り出すのか疑問に思ったことはありますか?最近科学雑誌「Current Biology」に掲載された新しい研究で、その鍵が判明しました。暗視カメラと人工知能のおかげで。

この研究チームは、暗視カメラと AI のおかげで、クモの 8 本の足が完全な暗闇の中でどのように動いて巣を作るのかを知ることができました。結果？ Science Alertが報告した、クモの足の姿勢に基づいて巣の構築段階を予測するモデル。さらに、これらすべての情報があれば、科学者は暗闇の中でクモが移動するときにその小さな脳で何が起こっているのかを理解するのに役立ちます。

「私がこの話題に初めて興味を持ったのは、息子と一緒に野鳥観察をしていたときでした。壮観なクモの巣を見た後、『もし動物園に行ってチンパンジーがこれを作っているのを見たら、彼は驚くべき、印象的なチンパンジーだと思うでしょう』と思いました。 「クモの脳は非常に小さいので、これはさらに驚くべきことであり、この異常な行動がどのように起こるのかについて私たちがもっと知らないことに不満を感じていました」とジョンズ大学の行動生物学者アンドリュー・ゴーダスは説明する。ホプキンス。 「私たちは今、ウェブ構築の全体的な振り付けを定義しました。これほど細かい解像度で動物の構造を作成したことはこれまでにないことです。」

人間は構築します。しかし、それを行うのは私たちだけではありません。巣から巣穴へ。動物の世界には、人間の手とまったく関係のない創造物がたくさんあります。しかしそれは、それらが重要ではない、あるいはそれらに興味を持たなくてもよいという意味ではありません。実際、クモの巣は、その難しさと美しさから、それ自体が非常に興味深いものです。

クモを使った研究

この研究では、6 匹のクモが暗視カメラで記録されました。選ばれた種は、オーブウィーバーとして知られるクモの仲間であるUloborus diversusでした。有毒ではなく、大きさは数ミリメートルしかなく、食虫性です。さらに、米国やメキシコでも見られます。しかし最も重要なことは、他の球体を編むクモと同じように、彼らは夜に獲物を捕まえるために巣を作ることです。

カメラと赤外線による記録に加えて、 Science Alertによると、研究者らは四肢追跡ニューラル ネットワークを使用して、各クモの体の 26 点(各脚の基部、大腿骨、脛骨、および体の前方と後方の点) を監視したと説明しています。

「私たちはコンピュータービジョンソフトウェアを訓練してクモの姿勢をフレームごとに検出し、完全な巣を構築するために脚が行うすべてのことを文書化できるようにしました。」

アベル・コーバー、ジョンズ・ホプキンス大学の神経生理学者

ジョンズ・ホプキンス大学の神経生理学者、アベル・コーバー氏は、「たとえビデオに記録したとしても、多くの人は、長い間、たくさんの足を追跡しなければならない」と語る。 「各フレームを調べて足のポイントを手で書き留めるのは多すぎるので、コンピューター ビジョンソフトウェアをトレーニングしてクモの姿勢をフレームごとに検出し、完全なクモの巣を構築するために足が行うすべてのことを文書化できるようにしました。 。」

クモたちは何時間にもわたって、複雑なデザインの合計 21 本の巣を築きました。こうして研究者たちはクモの巣を構築するための位置をすべて収集したのです。これはすべて、クモとクモが巣を作るプロセスについて詳しく知るためです。研究者らは、この複雑なウェブ構築プロセスには、同じ動きと運動能力が関与していることを発見しました。実際、彼らはそのプロセスが非常に似ているため、「建設中のクモの巣の部分は脚の位置からのみ予測できる」ことを発見した。

同じルール

「彼らは全員同じルールを使用しており、そのルールが彼らの脳内で暗号化されていることが確認できます。」

アンドリュー・ゴーダス、ジョンズ・ホプキンス大学の行動生物学者

「最終的な構造は少し異なりますが、ウェブを構築するために使用するルールは同じです」とゴーダス氏は言います。 「彼らはすべて同じルールを使用しており、そのルールが彼らの脳内でエンコードされていることが確認できます。次に、これらのルールがニューロンのレベルでどのようにエンコードされるかを知りたいと考えています。」

これは調査の次の段階のテーマになります。研究チームは、クモを精神を変える化学物質の影響にさらして、脳のどの部分が巣の構築プロセスにどのように関与しているかを解明することを計画している。

「薬物による行動変化がどのようにウェブアーキテクチャの変化を引き起こすかを推測するには、薬物投与とその後の行動分析が必要となるだろう。将来の研究では両方のアプローチを組み合わせたいと考えている」と研究者らは論文に書いている。

実際、クモの巣の発達にどのような影響を与えるかを調べるために、カフェインや一部の薬物などの物質が投与されるのはこれが初めてではありません。そして、はい、彼らは確かにこれらのクモの巣の構造を変えました。しかし、おそらくこれらの小さな脳についてさらに研究することは、将来何らかの形で私たちに役立つでしょう。少なくとも、私たちはこのような構造物の開発についてもっと学ぶことになるでしょう。そして人工知能のおかげで、おそらく私たちは建築の新しい方法を見つけることができるでしょう。しかし、先走ってはいけません。今のところ、私たちはこれらのクモの巣だけに興味があります。