Robot leert jonge zebravinkjes zingen

Jonge zebravinken kunnen hun liedjes leren zingen door te luisteren naar een robot. Dat maakte de Universiteit Leiden bekend in een persbericht.

Een onderzoeksteam onder leiding van Instituut Biologie Leiden-onderzoeker Katharina Riebel heeft een ‘RoboFinch‘ ontwikkeld, een robotachtige look-alike van een echte vink, om de impact van robots op de ontwikkeling van dieren te bestuderen. Zij en collega’s in het onderzoeksconsortium ‘Seeing voices’ hebben de afgelopen vier jaar besteed aan het ontwerpen van de robotvogel.

Jonge zebravinken luisteren er graag naar. “Net als kinderen beginnen jonge zebravinken met brabbelen. Ze horen andere vogels zingen, onthouden dit en beginnen te oefenen”,zegt Riebel. “Om te onderzoeken wanneer en hoe vogels leren, hebben onderzoekers vogelgeluiden afgespeeld via luidsprekers. Dit was soms in combinatie met een scherm, maar kwam niet verder dan 2D. Bij zingen komt echter veel meer kijken, zoals snavel- en keelbewegingen en lichaamshouding. Dit kan de reden zijn waarom jonge vogels minder goed leren van een luidspreker, dan van een andere vogel.”

De onderzoeksgroep van Riebel ontwikkelde daarom samen met de VU Amsterdam en de Freie Universität Berlin de RoboFinch. Dat begon met een 3D-scan en 3D-print van een volwassen mannetje. Omdat vogels kleuren anders zien dan mensen, werd de verf die voor de robots werd gebruikt aangepast aan hoe zebravinken kleur zien. Hierdoor leek de robot voor zebravinken levensecht.

Zo vinden trekvogels hun nesten terug

Uit gegevens van meer dan 17.500 vogels is gebleken dat kleine karekieten duizenden kilometers kunnen afleggen om exact weer bij hun nest uit te komen dat ze het jaar ervoor hadden achtergelaten.

Snavelbewegingen

Met hogesnelheidscamera’s filmde en mat de onderzoeksgroep vervolgens nauwkeurig de snavelbewegingen van zebravinken om een exacte kopie te maken. “Op de werkplaats van de VU zeiden ze dat dit een uitdaging zou zijn. De snavels bewegen zo snel!”, aldus Riebel. “Toch is het ze uiteindelijk gelukt. Een ongelooflijke prestatie. En behalve dat we de vogel goed laten bewegen, hebben we nu ook verschillende liedjes perfect gesynchroniseerd. Dat moest frame voor frame gebeuren. Dus bij 120 frames per seconde kun je begrijpen dat het ontzettend veel werk was voor het team.”

Interactie met RoboFinch

Gelukkig was de RoboFinch meteen een succes bij de vogels. Zebravinken zijn vaak eerst terughoudend als ze iets nieuws meemaken. Maar nu waren ze meteen razend nieuwsgierig”, zegt Judith Varkevisser, die de experimenten uitvoerde. Ze komen naast de robotvogel op de zitstok zitten en kwetteren ernaar. Nog belangrijker is dat de jonge vogels stil blijven zitten en de RoboFinch bestuderen als hij in beweging komt en wij vogelgeluiden laten horen. Ze lijken echt naar de robot te luisteren! Dit bewijst dat we de RoboFinch kunnen gebruiken in onze studies naar vocaal leren en of het zien van de bewegingen die bij het zingen horen daarbij van belang zijn.”

Dit positieve resultaat betekent dat Riebel en haar team de verschillende componenten van vogelzang nu als een bouwpakket in elkaar kunnen zetten. “Willen we alleen beweging of alleen audio, of alles samen afspelen? En we gaan ook proberen de RoboFinch interactief te maken: dan kan hij gaan zingen zodra de vogels op een bepaalde stok gaan zitten.”

Maak je eigen robo-vogel

Bij de publicatie levert de groep van Riebel ook alle codes en instructies om zelf een robot te maken. “Dus iedereen, elke onderzoeksgroep, kan het proberen. Het was voor ons alleen mogelijk om de RoboFinch te ontwikkelen dankzij de Human Frontiers-subsidie. Het was een risicovol project omdat we niet wisten of we een robot zouden kunnen bouwen die de vogels zouden accepteren. Nu delen we de blauwdruk graag met anderen en hopen we nog meer te ontdekken over vocaal leren. We zijn benieuwd wat we de komende jaren nog meer kunnen ontdekken!”