約翰霍普金斯大學的科學家進行的一項研究觀察到，從微生物、魚類到狗和人類，各種生物都表現出類似的運動模式，以了解周圍的環境。特別是生活在亞馬遜河流域的電刀魚，為了更好地感知周圍環境，它們會根據光照水平改變運動模式。研究發現，這種依賴感官的行為在變形蟲、蝙蝠和人類等各種生物中都是一致的。

約翰斯-霍普金斯大學的科學家發現，從微生物到人類，各種生物都有一致的感官依賴性運動，這在機器人技術中具有潛在的應用價值。

電刀魚在水中晃動的原因與狗嗅或人在新地方四處張望的原因相同，都是為了了解周圍的環境。科學家首次證明，各種生物，甚至微生物，都會以同樣的運動模式來感知世界。

作者、約翰-霍普金斯大學機械工程教授諾亞-考恩（Noah Cowan）說：”變形蟲甚至沒有神經系統，但它們的行為卻與人類的姿勢平衡或躲在管子裡的魚有很多共同之處。這些生物在生命樹中彼此相距甚遠，這表明進化是透過非常不同的潛在機制匯聚到同​​一個解決方案上的”。

這項研究對認知和機器人學具有重要意義，發表在《自然-機器智能》（Nature Machine Intelligence）上。

紅外線照射下的觀察槽顯示了電刀魚在開燈（上）和關燈（下）時的行為。資料來源：約翰-霍普金斯大學

這些發現源自於研究團隊的努力，即弄清楚當動物移動時神經系統會做什麼來改善它們對世界的感知，以及這種行為是否可以轉化為機器人控制系統。

在觀察水箱中的電刀魚時，研究人員注意到當光線昏暗時，電刀魚來回晃動的頻率明顯增加。而當燈光亮起時，魚則輕輕搖擺，偶爾出現快速移動。

野外的刀魚有尋找避難所以躲避掠食者的硬性基因。它們會發出微弱的電來感知自己的位置並尋找庇護所。快速擺動能讓它們主動感知周圍環境，尤其是在黑暗的水中。在光線下，它們仍然會做出這種快速的動作，但頻率要低得多。

第一作者、約翰-霍普金斯大學博士後研究員德博傑約蒂-比斯瓦斯（Debojyoti Biswas）說：”我們發現，最佳策略是在不確定性過高時短暫切換到探索模式，然後在不確定性回落時切換回利用模式。”

這是科學家首次破解魚類的這種模式切換策略。這也是第一次有人將這種行為與不同物種聯繫起來。研究小組創建了一個模擬關鍵感知行為的模型，並利用其他實驗室的研究成果，在其他生物體內發現了相同的感知依賴性動作。與魚類有相同行為的生物包括變形蟲、蛾、蟑螂、鼴鼠、蝙蝠、小鼠和人類。

考恩說：”我們在文獻中發現，沒有一項研究違反了我們在電魚身上發現的規則，甚至連阿米巴這樣感應電場的單細胞生物也沒有違反。”

科學家們剛開始了解動物是如何無意識地控制感應運動的。研究小組懷疑所有生物都有管理不確定性的大腦計算。

考恩說：『如果你去一家雜貨店，你會發現排隊等候的人會在靜止和移動之間轉換。我們認為這是同樣的道理，為了保持穩定的平衡，你實際上必須偶爾移動一下，像刀魚一樣激發你的感測器。我們發現，這些運動的統計特徵在包括人類在內的各種動物中普遍存在。”

研究團隊希望這些發現能用於改善搜救無人機、太空漫遊車和其他自主機器人。接下來，他們將檢驗他們的見解是否適用於其他生物，甚至植物。