动物动作捕捉工作室跟踪鸟群和昆虫群

By Jeremy Hsu

2023-09-05

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一个装有数十个摄像机和传感器的谷仓可以帮助科学家更好地了解鸟群和昆虫群的群体动力学和飞行模式

一个动物行为实验室建在一个经过改造的谷仓里，使用动作捕捉摄像机来跟踪整个鸟群或昆虫群的运动和行为。

所谓的SMART-BARN类似于好莱坞的动作捕捉工作室，拥有30台红外摄像机，能够追踪附着在动物身上的多达500个单独的标记。所有这些活动都在一个标准篮球场四分之一大小的区域内进行，其中包括喂食站和动物栖息地。

德国马克斯普朗克动物行为研究所的Máté Nagy说:“我们有一个非常高精度和可控的环境，但有足够大的体积让动物像在自然界一样移动和互动。”

纳吉和他的同事们展示了他们的SMART-BARN实验室也可以通过使用六台摄像机和基于人工智能的计算机视觉软件，在没有任何标记的情况下跟踪动物。这个空间还有30个麦克风，可以记录动物的声音，甚至可以根据声音确定动物的位置。

用信鸽、椋鸟和非洲鹰头飞蛾做实验，追踪每只动物的实时位置和身体姿势——在这些研究中，研究人员在它们的头上贴上运动追踪标记，或者给它们装上装有追踪器的小背包。其中一项研究追踪了鸽子的个别目光，以显示鸽子群的集体注意力是如何从食物转移到可能的捕食者威胁上的。

另一项研究显示，野生捕获的椋鸟在觅食活蠕虫时，它们的进食时间越来越同步。德国马克斯·普朗克动物行为研究所的诺拉·卡尔森说，事实证明，椋鸟在破坏它们身上的标记方面“非常有创造力”。

德国马克斯普朗克动物行为研究所的Iain Couzin说，这种更大的室内实验室可以近距离研究捕食者和猎物是如何相互作用的，以及动物的群体行为，包括领导、沟通和合作。然而，室内空间仍然太小，无法研究涉及长距离迁徙或大规模运动的动物行为。

尽管如此，实验室的经验已经激发了研究人员建造一个更大的设施，可以在没有任何标记的情况下跟踪10000只蝗虫的行为。德国马克斯普朗克动物行为研究所的Hemal Naik说，实验室收集的行为数据还有助于训练一个人工智能系统，该系统可以在没有任何标记的情况下跟踪野外鸽子的行为。

纽约城市大学研究生中心的马克·豪伯(Mark Hauber)没有参与这项研究，他说，该设备的3D运动跟踪能力可以使人们对动物行为进行更近距离的研究，而不仅仅是对边缘的个体进行研究。这些数据还可能揭示个体动物如何促进群体形成和凝聚力的新见解。

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