Hundar vallar får enligt enkla regler – kan användas för att utveckla robotar

Vi kan alla fascineras av en skicklig vallhunds förmåga att leda fåren dit den vill. Men hur lyckas den? En tvärvetenskaplig svensk-brittisk forskargrupp bestående av biologer och matematiker har nu undersökt detta och visar att hunden styrs av mycket enkla regler.

Studien, som idag publiceras i den vetenskapliga tidskriften Interface, ger information som öppnar möjligheter att utveckla robotar som kan användas inom exempelvis boskapsskötsel, evakuering och miljökatastrofer i framtiden.

Att använda en fårhund för att samla in och driva en flock får till en given plats är ett välkänt exempel på när en individ (hunden) kan samla ihop och förflytta en grupp andra individer (fåren) till en given plats, trots att medlemmarna i gruppen själva inte alls har något intresse eller vilja att ta sig till den platsen. Ingen vet dock exakt hur hunden kan klara av detta på egen hand. Forskarna har i den aktuella studien undersökt vilka regler hunden kan tänkas följa när den lyckas samla ihop en utspridd får och förflytta dem till en viss plats.

Från Uppsala universitet har en forskargrupp i matematik deltagit. Genom att konstruera en algoritm och köra datorsimuleringar fann de att om hunden följer två enkla regler, a) samla ihop gruppen om den är för utspridd och b) om gruppen är samlad, driva den mot målet, kan hunden klara av att samla ihop och transportera grupper som innehåller flera hundra individer till ett givet mål.

Medförfattarna från Storbritannien har tidigare utfört och analyserar experiment i Australien där en vallhund samlat in och förflyttat 46 får till en bur i en större hage där fåren tidigare betat. GPS-mottagare med hög precision var monterad på hunden och alla får så att de kunde se hur de rört sig genom experimentet, från det att hunden skickades iväg för att hämta fåren, tills dess att fåren levererats till buren.

-   När vi jämför datorsimuleringar av vår algoritm för gruppstorlek 46 med den experimentella datan finner vi slående likheter. Både visuellt i animeringar och kvantitativa mätningar av var hunden tenderar att befinna sig i relation till gruppen får, säger Daniel Strömbom, huvudförfattare till studien.

Detsamma gäller hur långt bort från fårgruppens masscentrum hunden tenderar att vara, och på vilken sida av fårgruppen relativt målet hunden tenderar att vara. Detta visar att reglerna forskarna lagt in i algoritmen stämmer väl överens med experimentella data och således att dessa regler kan vara de som fårhunden faktiskt använder.

Eftersom algoritmen har kapacitet att samla ihop och transportera grupper som är betydligt större än 46 individer/objekt, och med gruppindivider/objekt som har varierande egenskaper, finns en mängd möjliga tillämpningar där den kan vara lämplig att implementera i en robot. Exempelvis för att städa upp i naturen (t ex oljespill), hantera grupper av boskapsdjur och assistera vid evakuering av farliga platser (t ex i rökfyllda lokaler).

-   Fördelen med att använda en robot istället för människor för att utföra dessa uppgifter är framförallt ökad säkerhet, för människor och djur. Det är troligtvis också i många fall mer effektivt och ekonomiskt att om möjligt låta robotar utföra jobben istället för människor och djur, säger Daniel Strömbom.

Studien är ett samarbete mellan Uppsala universitet, University of London, University College of London, University of Cambridge och Swansea University. Uppsala har framför allt bistått med kunskap i matematik/modellering och Storbritannien med biologikompetens.

För mer information, kontakta: Daniel Strömbom, tel: 018-471 31 93, 073-757 49 73, daniel.strombom@math.uu.se eller David Sumpter, tel: 070-425 03 37 eller david.sumpter@math.uu.se