AIは動物の行動を解読できるようになりました。それは私たちの未来にとって何を意味するのでしょうか？

今まで、動物の行動を研究する生物学者は人間の観察に限られていた。しかし、コロンビア大学より簡単な方法が登場しました。彼らは発展した革新的なアルゴリズム動物の行動を研究するために使用することができます。

によって導かれてラファエル・ユステ、コロンビアの神経科学者、コロンビアのデータ科学研究所チームは、数時間のビデオを正常に分析できるアルゴリズムを設計しました。ハイドラ、無数の淡水無脊椎動物であり、その全範囲の行動を理解する。

スパム情報をフィルタリングすることにより、アルゴリズムは動物の行動における傾向を検出することができる。

完全な研究は雑誌に掲載されています eLife.

アリストテレス時代から動物の行動は科学的研究の対象となっており、漢を鳴らす、コロンビアの大学院生であり、研究の主任著者でもあります。しかし、動物の行動を研究するプロセスは骨の折れるものであり、典型的な時間と注意深い観察から成っていることが知られています。

新しいアルゴリズムは、この種の研究において大きな短所を提供します。

「行動研究は、伝統的には概ね説明的であり、人間の観察に依存している」とHan氏は述べた。「これらの定性的な記述は、人間注釈の主観的性質、使用する言語、および非常に時間がかかることによって制限されます。したがって、異なる実験条件下での異なる動物の行動の発現および多様性を体系的に理解するために、行動分析のための定量的かつ自動化された方法を開発することが重要である。

アルゴリズム

研究者によって開発されたアルゴリズムは、電子メールスパムのフィルタリングによく使用される一般的な種類のアルゴリズムである "単語の袋（bag-of-words）"アルゴリズムです。典型的なbag-of-wordsアルゴリズムは、文書のトピックを分類し、潜在的に迷惑メールになる可能性のある単語を特定することができます。

研究者は、同じアルゴリズムの概念を適用し、ドキュメントの代わりにビデオのみを使用しました。

このアルゴリズムは、ヒドラのビデオでさまざまな視覚パターン（形や動き）を分類し、繰り返しの動きを取り出すことを学びます。

そうすることで、アルゴリズムは動物の異なる行動パターンを識別する。

研究

100万年前に700の周りに祖先が現れた原始動物であるハイドラは、骨格も脳もない単純な生物です。しかし、それは神経系を持っています。 Hydraには、その動きと行動を調整する数百のニューロンがある半透明のボディがあります。

「Hydra ...は、行動の進化とそれらの根底にある神経コードを研究するユニークな機会を提供します」とHan氏は述べています。「ハイドラは、神経系を持つ最も原始的な動物の一つであり、現代のイメージング技術では、その行動中に完全な神経活動パターンを記録することができます。

したがって、研究者はHydraのニューロンの活動を行動活動と直接比較することができ、神経系がどのように機能するかを分析することができます。

で過去の研究チームは動物の神経活動の全体を記録し、神経回路がどのように機能するかを示す4つのユニークな運動パターンに4組の神経回路を接続することができました。

この新しい研究は、この以前の研究では、4つではなく、すべての行動パターンを含むように拡張されました。このアルゴリズムは10の動作を検出し、6つの動作をその環境条件と比較しました。

研究者らは、Hydraは環境条件が変化してもほとんど変わらず、環境に自動的に対応する方法を進化させた可能性があることを示しています。

「あなたはそれを与えていないかどうか、それはエナジャイザーバニーのように何度も何度も同じことをした、オンまたはオフに光を回し、」ユステは声明で述べています。

実世界のアプリケーション

これまでの研究では、フルーツハエやワームなどの動物の行動を解析する機械学習アルゴリズムが使用されていましたが、この研究は動物の行動の最初の体系的な記述を表しています。

したがってこの研究は、動物行動に関心のある科学者にとって重要な一歩を踏み出しています。彼らの研究は、より複雑な動物の行動を分析する将来の研究のモデルを提供することができます。

「私たちはHydraの完全な行動マップを構築するために我々のアプローチを使用しましたが、私たちの方法は変形可能な動物の行動認識のための一般的な枠組みを提供し、すべての動物種に適用可能です。「実際、動物の完全な神経活動マップと組み合わせることで、動物のすべての行動の神経コードを解読する可能性が開かれ、神経科学、進化生物学、人工知能、機械学習における潜在的なブレークスルーが可能になります。

研究者は、Hydraから収集した情報は、他の分野でも使用される可能性があると考えています。

Hydraのような動物の神経系の知識は、生物学的にインスパイアされた技術の設計に使用することができます。

エンジニアは、船や飛行機の安定性と制御メカニズムの設計にこの情報を使用することができます。

今後、研究者はハイドラの行動パターンだけでなく、その神経および筋肉の活動を分析していきます。

「これにより、動物の行動のあらゆる要素を完全に理解し、現代の世界のアプリケーションでHydraの知識を適用することを望んでいます。