bản tóm tắt: Ra mắt SMART-BARN, một cơ sở hiện đại để nghiên cứu hành vi tập thể của động vật.

Nằm trong một nhà kho thế kỷ 18 và nhà kho nhiếp ảnh có kích thước bằng một phòng tập thể dục, công cụ này sử dụng các công nghệ hiệu suất cao như theo dõi hình ảnh và âm thanh để theo dõi động vật ở chế độ 3D. Điều này cho phép các nhà nghiên cứu nghiên cứu các hành vi và tương tác mà trước đây không thể nắm bắt được trong môi trường phòng thí nghiệm.

SMART-BARN được coi là người thay đổi cuộc chơi trong lĩnh vực này với các ứng dụng từ sinh học đến trí tuệ nhân tạo.

Sự kiện chính:

1. SMART-BARN là từ viết tắt của Scalable Multimodal Arena để theo dõi hành vi động vật theo thời gian thực với số lượng lớn.
2. Công nghệ này có thể giám sát hàng trăm, thậm chí hàng nghìn động vật cùng một lúc, tùy thuộc vào kích thước của chúng.
3. Hệ thống này mang tính liên ngành, được phát triển bởi các nhà sinh vật học, nhà vật lý, kỹ sư và nhà khoa học máy tính và đã được áp dụng để nghiên cứu nhiều loài khác nhau bao gồm chim bồ câu, chim sáo, bướm đêm, dơi và con người.

nguồn: Đại học Konstanz

Các nhà nghiên cứu từ Trung tâm Nghiên cứu Nâng cao về Hành vi Tập thể (CASCB) và Viện Hành vi Động vật Max Planck đã chuyển đổi một nhà kho cũ thành phòng thí nghiệm công nghệ cao để phân tích hành vi phức tạp. Thông qua đó, giờ đây họ có thể nghiên cứu hành vi phức tạp của các nhóm động vật.

Nhà chứa máy bay cũng đóng vai trò là nguyên mẫu cho phòng thí nghiệm hành vi bầy đàn lớn nhất tại Đại học Konstanz: nhà chứa máy ảnh.

Hạn chế lớn nhất của nghiên cứu hành vi là các nhà khoa học có thể nghiên cứu động vật trong môi trường nhỏ và được kiểm soát chặt chẽ nhưng thường đơn giản và phi thực tế trong phòng thí nghiệm hoặc trong điều kiện phần lớn không được kiểm soát trong tự nhiên.

Điều này đã hạn chế khả năng nghiên cứu nhiều khía cạnh của hành vi của chúng ta, bao gồm cả hành vi tập thể, tức là các chuyển động và tương tác giữa các loài động vật làm nền tảng cho đời sống xã hội phức tạp của chúng. Cần phải làm gì để giải quyết vấn đề này? Đầu tiên, một nơi có nhiều không gian. Thứ hai, công nghệ hiện đại.

Cả hai đều có sẵn trong một nhà kho thế kỷ 18 tại Viện Hành vi Động vật Max Planck ở Mugengen gần Konstanz, và hiện đang ở Imaging Hangar, một hội trường có kích thước bằng phòng tập thể dục tại Đại học Konstanz. Cả hai phòng thí nghiệm đều được sử dụng để kiểm tra chặt chẽ hành vi tập thể của động vật.

Để thực hiện điều này theo cách đa chiều, các nhà nghiên cứu từ Trung tâm Nghiên cứu Nâng cao về Hành vi Nhóm tại Đại học Konstanz và Viện Hành vi Động vật Max Planck đã phát triển một công cụ có tên SMART-BARN.

SMART-BARN là viết tắt của Đấu trường đa phương tiện có thể mở rộng để theo dõi hành vi của động vật theo thời gian thực với số lượng lớn.

Himal Naik cho biết: “Đây là một công cụ mới cho phép nghiên cứu các đặc điểm hành vi phức tạp của một cá thể hoặc sự tương tác giữa các nhóm động vật như côn trùng, chim hoặc động vật có vú”. Cộng tác với Matti Nagy, đồng diễn giả nhóm, Ian Kosin và các đồng nghiệp, họ đã phát triển SMART-BARN.

Nhóm nghiên cứu có tính liên ngành rất cao: các nhà sinh học, vật lý học, kỹ sư và nhà khoa học máy tính đã cùng nhau phát triển nó.

Máté Nagy giải thích thêm về công cụ này: “Chúng tôi sử dụng các kỹ thuật đo lường thông lượng cao như theo dõi hình ảnh và âm thanh, nhờ đó chúng tôi có thể nghiên cứu vị trí và tư thế chính xác của động vật trong 3D và tính toán trường nhìn của chúng.”

Người dùng cơ sở mới sẽ có sự linh hoạt để thực hiện các mô hình thử nghiệm khác nhau bằng cách tận dụng tính chất mô-đun của hệ thống.

Tại sao kích thước lại quan trọng?

SMART-BARN được thiết kế để nâng cao phạm vi thử nghiệm hành vi trong nhà điển hình về quy mô thử nghiệm, đặc điểm hành vi được đo lường và quy mô nhóm.

Nhà khoa học máy tính Himal Naik cho biết: “Điều này có nghĩa là người dùng có thể đo lường các hành vi chưa từng thấy trước đây vì động vật có nhiều không gian hơn”. Tùy thuộc vào kích thước của động vật, cơ sở có thể nuôi 100 con vật cùng một lúc và mở rộng khả năng thử nghiệm với các loài mới thường không được nghiên cứu ở môi trường trong nhà.

Kozin cho biết thêm: “Trên thực tế, chúng tôi hiện đã mở rộng quy mô này để làm việc với hàng nghìn loài động vật. Gần đây, chúng tôi đã tiến hành một nghiên cứu tại Imaging Hangar, nơi chúng tôi đã theo dõi 10.000 con châu chấu mắc bệnh dịch hạch. Điều này sẽ không thể thực hiện được nếu không có công nghệ SMART-BARN của chúng tôi. ”

CÁCH SỬ DỤNG SMART-BARN

Cho đến nay, SMART-BARN đã được sử dụng trong nhiều trường hợp sử dụng thử nghiệm khác nhau liên quan đến các đối tượng đa dạng như chim bồ câu, chim sáo, bướm đêm, dơi và con người.

Naik hài lòng vì: “Cơ sở đang hình thành những mối quan hệ hợp tác đa ngành mới quan trọng”.

Ông tiếp tục: “Ví dụ, SMART-BARN cung cấp khả năng theo dõi ánh nhìn và tư thế 3D của những con chim trong nhóm từ 10 con trở lên mà vẫn giữ được danh tính của chúng. Các nhà nghiên cứu đang sử dụng công nghệ này để khám phá vai trò của cái nhìn trong việc ra quyết định.

Các nhà khoa học máy tính đang sử dụng công nghệ tương tự để thiết kế thị giác máy tính mới và các thuật toán dựa trên AI nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho việc theo dõi động vật 3D mà không cần gắn bất kỳ thẻ nào vào chúng.

Ian Kosin cho biết: “Phương pháp của chúng tôi đã tạo ra một hệ thống lớn hơn trong kho hình ảnh của Đại học Konstanz để theo dõi hàng đàn robot hoặc hàng nghìn côn trùng”.

Matti-Nagy nói: “Tóm lại, phạm vi ứng dụng của nó chỉ bị giới hạn bởi khả năng đưa ra những ý tưởng thử nghiệm của chúng tôi”.

Nhóm hình dung cơ sở này là một không gian hợp tác nơi các nhà nghiên cứu từ khắp nơi trên thế giới có thể đóng góp vào việc khám phá các câu hỏi về hành vi. Vì vậy, nhóm mời các nhà nghiên cứu trên khắp thế giới kết nối với họ và lên kế hoạch thí nghiệm.

Về tin tức nghiên cứu khoa học thần kinh hành vi

tác giả: Helena Dietz
nguồn: Đại học Konstanz
giao tiếp: Helena Dietz – Đại học Konstanz
hình ảnh: Hình ảnh được ghi có vào Tin tức khoa học thần kinh

Tìm kiếm ban đầu: truy cập mở.
“SMART-BARN: Đấu trường đa phương tiện có thể mở rộng để theo dõi hành vi động vật theo thời gian thực với số lượng lớnBởi Matti Nagy và cộng sự. Khoa học tiến bộ

---

một bản tóm tắt

SMART-BARN: Đấu trường đa phương tiện có thể mở rộng để theo dõi hành vi động vật theo thời gian thực với số lượng lớn

SMART-BARN (Đấu trường đa phương thức có thể mở rộng để theo dõi hành vi của động vật với số lượng lớn theo thời gian thực) đạt được khả năng thu thập nhanh chóng và mạnh mẽ chuyển động, hành vi, giao tiếp và tương tác giữa các động vật trong nhóm, trong phạm vi rộng (14,7 m x 6,6 m x 3,8 m). ), môi trường 3D sử dụng nhiều kênh thông tin.

Hành vi được đo lường đồng thời trên nhiều loại phân loại (côn trùng, chim, động vật có vú, v.v.) và kích thước cơ thể (từ bướm đêm đến con người).

Hệ thống này tích hợp nhiều công nghệ đo lường đồng thời, bao gồm độ chính xác dưới milimet, ghi chuyển động tốc độ cao (300 Hz), ghi và định vị âm thanh, nhận dạng hành vi tự động (thị giác máy tính) và các thiết bị tương tác được điều khiển từ xa bằng máy tính (tại Ví dụ: tự động máng ăn và máng ăn gia súc). thiêt bị di động).

Các luồng dữ liệu có sẵn trong thời gian thực, cho phép thực hiện các thử nghiệm vòng kín dựa trên hành vi, được kiểm soát chặt chẽ, đồng thời tạo ra các bộ dữ liệu toàn diện để phân tích ngoại tuyến.

Khả năng đa dạng của SMART-BARN được thể hiện qua ba nghiên cứu điển hình đầy thách thức về loài chim, nêu bật khả năng ứng dụng rộng rãi của nó vào phân tích chi tiết về hành vi tập thể của động vật giữa các loài.