Teori Baru untuk Memprediksi Pergerakan Berbagai Hewan yang Menggunakan Indera untuk Mencari

Share on facebook
Share on twitter
Share on whatsapp
Bagaimana hewan bertaruh mengenai berapa banyak energi yang harus mereka keluarkan untuk mendapatkan berbagai informasi yang mereka butuhkan untuk memenuhi kebutuhannya.

Bumi yang merupakan planet yang dipenuhi oleh beragam kehidupan. Semua makhluk yang berada di dalamnya, baik yang besar dan kecil hidup dengan ketidakpastian. Hewan-hewan, dan bahkan manusia, kesemuanya mengandalkan indra mereka untuk membantu bernavigasi dan bertahan hidup di dunia ini. Namun apakah yang mendorong penginderaan esensial tersebut?

Secara tidak mengherankan hewan-hewan menggerakkan organ inderanya, seperti mata, telinga, dan hidungnya pada saat mereka pergi mencari sesuatu, sebagian besar guna mencari makanan. Seperti sebagai contoh seekor kucing yang memutar telinganya untuk menangkap suara-suara penting tanpa perlu menggerakkan tubuhnya. Namun demikian, posisi dan orientasi yang tepat dari organ-organ indera ini seiring dengan waktu selama melakukan sesuatu ini tidaklah intuitif, dan hal ini tidaklah diprediksi secara baik oleh teori-teori yang ada sekarang.

Sebuah tim peneliti dari Northwestern University telah mengembangkan sebuah teori baru yang dapat memprediksi pergerakan organ sensorik hewan saat mencari sesuatu yang penting untuk kehidupannya, seperti makanan dan air.

Para peneliti menerapkan teori tersebut pada empat spesies berbeda dan melibatkan tiga indera berbeda (di dalamnya termasuk penglihatan dan penciuman) dan menemukan bahwa teori yang mereka buat tersebut dapat memprediksi perilaku penginderaan yang diamati dari setiap hewan. Dengan menggunakan teori tersebut, para peneliti dapat meningkatkan kinerja dari robot yang bertugas untuk mengumpulkan informasi. Bahkan teori tersebut mungkin dapat diterapkan pada pengembangan suatu kendaraan otonom di mana respons terhadap suatu keadaan yang tidak pasti merupakan tantangan utama yang masih dihadapi hingga kini.

Malcolm A. MacIver, seorang profesor teknik biomedis dan mekanik di Sekolah Teknik McCormick Northwestern dan profesor neurobiologi (pengangkatan kehormatan) di Sekolah Tinggi Seni dan Sains Weinberg yang merupakan pemimpin penelitian mengatakan bahwa hewan bekerja dengan melakukan gerakan, yakni untuk menemukan makanan dan pasangan serta untuk mengidentifikasi ancaman. Kesemuanya membutuhkan pergerakan. Teori yang diberikan para peneliti ini memberikan wawasan tentang bagaimana hewan bertaruh mengenai berapa banyak energi yang harus mereka keluarkan untuk mendapatkan berbagai informasi yang mereka butuhkan untuk memenuhi kebutuhannya.

Teori baru tersebut, yang disebut sebagai taruhan proporsional yang dibatasi energi (energy-constrained proportional betting) memberikan penjelasan yang menyatukan banyak gerakan misterius organ sensorik yang telah diukur sebelumnya. Algoritma yang mengikuti teori tersebut menghasilkan simulasi gerakan organ sensorik yang menunjukkan kesesuaian yang baik dengan gerakan organ sensorik asli dari ikan, mamalia, dan serangga.

Studi tersebut dipublikasikan pada tanggal 22 September pada jurnal eLife. Penelitian ini memberikan jembatan antara literatur tentang pergerakan hewan dan energetika dan pendekatan berbasis teori informasi untuk penginderaan. Penulis pertama dari studi ini adalah Chen Chen, Ph.D. mahasiswa di lab MacIver, dan Todd D. Murphey, profesor teknik mesin di McCormick, yang merupakan rekan penulis.

Algoritma tersebut menunjukkan bahwa hewan menukarkan banyak pergerakan yang menguras energi untuk bertaruh bahwa lokasi di lingkungan luar memiliki informasi yang ia butuhkan untuk bertahan hidup. Para peneliti menunjukkan bahwa jumlah energi (yakni jumlah makanan yang mereka butuhkan untuk makan) yang bersedia mereka pertaruhkan, sebanding dengan tingkat informasi yang diharapkan dari lokasi-lokasi tersebut.

Murphey mengatakan bahwa meski sebagian besar teori memprediksi bagaimana seekor hewan akan berperilaku ketika mereka telah tahu sebagian besar di mana sesuatu tersebut berada, teori yang mereka kembangkan adalah prediksi ketika hewan tersebut hanya mengetahui sangat sedikit, dimana situasi ini sangat umum dalam kehidupan dan penting untuk kelangsungan hidup.

Studi ini berfokus pada ikan listrik gymnotid Amerika Selatan, menggunakan data dari eksperimen yang dilakukan di lab MacIver, tetapi juga menganalisis kumpulan data yang diterbitkan sebelumnya pada tikus tanah Amerika timur yang buta, kecoa Amerika, dan burung kolibri. Tiga indera tersebut adalah elektrosens (ikan listrik), penglihatan (ngengat) dan penciuman (tikus tanah dan kecoak).

Teori tersebut memberikan solusi terpadu untuk permasalahan tidak menghabiskan terlalu banyak waktu dan energi untuk bergerak mencari informasi, serta disamping itu mendapatkan informasi yang cukup untuk memandu pergerakan selama pelacakan dan perilaku eksplorasi terkait.

Maclver mengatakan bahwa ketika kita mengamati telinga kucing, akan sering terlihat telinganya berputar untuk mengambil informasi dari lokasi yang berbeda. Hal ini merupakan contoh bagaimana hewan secara konstan memposisikan organ indera mereka untuk membantu mereka menyerap informasi dari lingkungan. Dirinya mngatakan bahwa terdapat banyak hal yang terjadi yang tak terlihat dalam pergerakan organ indera seperti telinga, mata, dan hidung.

Algoritma merupakan versi modifikasi dari algoritma yang Murphey dan MacIver yang kembangkan lima tahun lalu dalam karya robotika mereka yang terinspirasi oleh biologi. Mereka mengamati strategi pencarian hewan dan mengembangkan algoritme agar robot meniru strategi hewan tersebut. Algoritma yang dihasilkan memberi Murphey dan MacIver prediksi konkret tentang bagaimana hewan mungkin berperilaku saat mencari sesuatu, yang pada akhirnya menjadi studi mereka saat ini.

Sumber:
Disadur dari situs sciencedaily. Materi berasal dari Northwestern University. Naskah pertama kali ditulis oleh Megan Fellman. Note: Naskah telah mengalami penyesuaian gaya dan panjang.

Narantaka Jirnodora

Narantaka Jirnodora

Terbaru

Ikuti