Drony se učí od netopýrů

Netopýři stromoví (Nyctalus leisleri, obr. 3) přečkávají den v dutinách stromů, kde využívají výhod života v sociální skupině. S příchodem večera se však skupina rozpadá – lov nočního hmyzu ji rozptýlí na tak velké vzdálenosti, že jednotlivci ztrácejí kontakt a nemají žádnou představu o poloze ostatních. Přesto se ráno znovu scházejí v úkrytu, často jiném než předchozí den. Mechanismy, které jim to umožňují, mohou být inspirací pro vývoj nových autonomních robotických rojů (viz Vesmír 104, 278, 2025/5). Porozumění těmto strategiím vyžaduje hlubší pochopení toho, co se netopýři naučili během milionů let boje o přežití.

Skupina stromových netopýrů se každodenně přesouvá mezi denními úkryty podle následujícího postupu. Na začátku (1) netopýři opouštějí dosavadní dutinu, jejíž kvalita se snížila (například v ní vzrostla vlhkost a hrozí přemnožení parazitů). Následuje fáze lovu (2), kdy se skupina rozpadá a každý jedinec se pohybuje samostatně. Po lovu přichází fáze vyhledávání nového úkrytu (3), kdy netopýři hodnotí dostupné dutiny v okolí. V signální fázi (4–5) jednotlivci aktivně lákají ostatní členy skupiny ke kvalitnějším úkrytům prostřednictvím zvukových signálů a pohybového chování. Pokud se dostatečný počet jedinců shromáždí u stejného úkrytu, vybírají si ho (6) a skupina zde společně přečká den.

Schéma Ladislav Naďo

Schopnost aktivního pohybu je nepochybně jeden z největších vynálezů evoluce. Organismy po nabytí této adaptace již nebyly vydány napospas vodním proudům nebo doživotně připoutané na dnech oceánů. Začaly aktivně prohledávat své okolí a obsazovat zdroje prostředí. Množství informací, které přijímaly, exponenciálně vzrostlo a následky tohoto nového stavu byly dalekosáhlé. Podnítilo to velmi rychlou evoluci různých fyziologických, behaviorálních a morfologických adaptací, například specializované části mozku umožňující prostorovou paměť či zrak.

Pomineme-li anatomické studie zkoumající mechaniku pohybu končetin, velká část současného výzkumu pohybu zvířat je zaměřena na orientaci a navigaci během jejich migrace. Principy, které skupiny živočichů používají během přesunů na velké vzdálenosti, jsou velmi dobře známé. Využívají například polohu slunce, povahu polarizovaného světla, hvězd či magnetického pole Země. Migrace v jedné sezóně obvykle probíhá jedním směrem, přičemž členové migrující skupiny se vzájemně udržují v dohledné vzdálenosti, což pomáhá udržet skupinu pohromadě.

Přesun sociálních skupin živočichů na dlouhých trasách je poměrně vzácný typ chování, kterému již ale rozumíme relativně dobře. Mnohem méně chápeme daleko častější typ chování – přesuny na krátké vzdálenosti. Stejně jako v případě dálkové migrace i zde je důvodem pohybu potřeba přesunout se na místo s lepšími klimatickými podmínkami nebo s bohatším zdrojem potravy, avšak překonané vzdálenosti a směr jsou většinou náhodné. Hlavní problém je najít shodu v tom, kam a kdy se má skupina přesunout, aniž by se rozdělila na menší části.

Sociální skupiny stromových druhů netopýrů se na krátké vzdálenosti přesouvají téměř denně. Po noci naplněné lovem potravy využívají k přečkání dne stromové dutiny nebo prostory pod uvolněnou kůrou, aby se ukryli před predátory, pářili se nebo vychovávali mláďata. Netopýří skupiny tvoří zpravidla desítky dospělých samic s mláďaty. Častým střídáním úkrytů netopýři aktivně reagují na měnící se mikroklimatické podmínky úkrytu, čímž snižují riziko predace a vyhýbají se parazitům. Vzdálenost, kterou skupina během přesunů překoná, přitom může přesáhnout i několik stovek metrů za den. Netopýři proto čelí zásadnímu problému, jak zabezpečit celistvost skupiny, aby nepřišli o zásadní výhodu sociálního způsobu života oproti životu solitérnímu – kooperace mezi členy skupiny pomáhá při výchově mláďat vzájemným zahříváním a umožňuje odstraňování parazitů z nepřístupných částí těla vzájemnou očistou [1].

Schéma pohybu agenta v modelu SkyBat. Horní část ukazuje, jak agent postupně přechází mezi jednotlivými úkryty. Vpravo je znázorněn způsob rozhodování o směru letu. Spodní graf zachycuje rozdělení rychlostí během pohybu. Model spojuje jednoduchá rozhodovací pravidla s realistickým pohybem v krajině inspirovaným chováním stromových netopýrů.

Schéma Ladislav Naďo

To, že netopýři dokážou popsané problémy účinně řešit, však přináší nové otázky. Jak se skupina může znovu sjednotit po úplném rozpadu? Jaká kritéria zvažují při výběru nového úkrytu? Jakým mechanismem volí z množství dostupných možností? Má skupina vůdce, kterého ostatní následují, nebo se rozhoduje kolektivně? Hledání odpovědí trvalo pět let.