Souvislosti mezi chováním zvířat a technickou kybernetikou (II)

     Minule jsme si  ukázali, že robot i s  velmi jednoduchým algoritmemvidění a rozpoznávání  viděného je schopen si najít  potravu a předevšímže  se při  tom bude   chovat velmi  podobně jako  některá primitivnějšízvířata v živé přírodě. Dnes si  ukážeme další souvislosti, které z tohoplynou. Další bod, co takový robot musí splňovat:

      2) Vyhýbat se nepřátelům, tedy nenechat se sežrat:
     Pokud se přibližuje nepřítel, pak není možno ho chytit do tlamy. Je
tedy nutno  rozlišovat potravu od nepřítele.  Technicky nejjednodušší je
to podle  velikosti. Lze předpokládat,  že nebezpečný nepřítel  bude asi
větší než  lovená kořist. Stačí stanovit  hranici mezi velikostí potravy
a velikostí nepřítele. To je  tedy další potřebné rozšíření popisovaného
primitivního  algoritmu,  nepochybně  opět  technicky velice jednoduché.
Pokud oko signalizuje přibližující se  nějaký předmět, a tento signál je
slabší než určená  mezní hodnota, pak je možno  pokusit se tento předmět
ulovit. Pokud signál z oka je silnější a překročí stanovenou hranici, je
třeba se bránit či uprchnout.
     Lovená kořist  toho ovšem může  využít. Některé mořské  ryby, např.
čtverzubec, se  v nebezpečí nafukují  do několikanásobných rozměrů.  Tím
ovšem přejdou  z kategorie kořisti do  kategorie nepřátel. Podobně motýl
sedící se složenými křídly v  případě přiblížení nepřítele křídla prudce
roztáhne, čímž se jeho rozměry opticky mnohonásobně zvětší. Z toho se dá
usuzovat,  že  nepřátelé  těchto  tvorů  nají  vidění  asi hodně podobné
popisovanému  primitivnímu  algoritmu.  V  druhohorách,  kdy bylo vidění
tehdejších  tvorů  určitě  méně  vyvinuté  než  u  dnešních  zvířat,  se
vyskytovali ještěři, kteří měli na hřbetě obrovské hřebeny jako plachty,
často větší  než celé zbývající tělo.  Paleontologové to vysvětlují tím,
že jim  sloužily k tepelné  regulaci. Je to  možné, ale pravděpodobnější
je, že je měly především opticky  zvětšovat a tím přeřazovat z kategorie
kořisti do kategorie velkých a tedy nebezpečných nepřátel.
     Příroda  zná ještě  další metodu,  jak se  chránit před  predátory.
Brouk, když  se cítí ohrožen (něco  velkého se k němu  blíží), znehybní,
"dělá  mrtvého".  To  by  mu  ale  asi  moc  nepomohlo,  protože je dost
predátorů,  kteří  žerou  i  mrtvé  brouky.  Jestliže se ale nepohybuje,
dostává  se  tím  do  kategorie  neviditelných,  pokud  přibližující  se
predátor  rozeznává  jen  pohybující  se  předměty.  Predátor  ho prostě
nenajde.  Lovený brouk  se mu   před očima  ztratil. Mrchožrouti  si pak
hledají  potravu  jiným  způsobem,  nikoliv  zrakem,  ale spíš po čichu.
Skutečně  mrtvý, tlející  brouk vydává  jiný pach  než brouk dosud živý.
Současně ale  nehybností brouka jsou  splněny podmínky pro  rozpoznávání
pohybujících se předmětů (predátora) v  jeho okolí. Brouk se znovu začne
pohybovat teprve až chvíli poté, kdy  veškerý pohyb v jeho okolí ustane.
Není tedy podmínkou, aby ten  velký přibližující se předmět, kvůli němuž
brouk  znehybněl,  zase  zmizel.  Stačí,  když  ten  předmět se přestane
přibližovat a znehybní také. To znamená,  že brouk nerozeznává, co to je
a zda je to opravdu nebezpečné. Podstatné je jen to, že se to přibližuje
a že je  to veliké. Když  se to přestane  přibližovat, brouk po  chvilce
zase "obživne".  I když je to  (predátor) stále poblíž. Stačí,  že se to
(predátor) nehýbe.
     Když se moucha necítí bezpečná,  také znehybní. Neuletí hned, pokud
si  není jistá,  že je  skutečně ohrožená,  protože to  by bylo zbytečné
plýtvání  energií, kdyby  se nakonec  ukázalo, že  ve skutečnosti jí nic
nehrozilo.  Tím, že  je nehybná,  se pro  primitivnější predátory  stává
neviditelnou, a sama přitom má splněné všechny podmínky pro rozpoznávání
pohybu  všeho   pohybujícího  se  ve   svém  okolí  tím   nejjednodušším
algoritmem.  Uletí teprve  až když  rozpozná, že  se k  ní něco  velkého
přibližuje.
     Jinak  ovšem  je  třeba  před  nepřítelem  uprchnout. Činnost je to
jednoduchá: otočit  se zády k nepříteli  a běžet. Správný směr  útěku je
ten,  při kterém  robot vidí  pohybující se  předmět jen  vzadu za zády,
případně ho  nevidí vůbec, pokud  jeho zorné pole  nezahrnuje celých 360
stupňů.
     Je ovšem  nutno vyhýbat se překážkám.  Zde ale uvažovaný algoritmus
rozpoznávání  přibližujících   se  předmětů  selže.   Překážky  se  sice
přibližují,  ale  není  splněna  základní  podmínka  nehybnosti oka vůči
okolí. Pozadí za překážkami se vůči  oku relativně pohybuje a tím vzniká
ve viděných a porovnávaných  obrazech nezpracovatelný chaos. Pro hledání
cesty  je  tedy  popisovaný  primitivní  algoritmus vidění nepoužitelný.
Řešení je přitom velice jednoduché: překážky jsou vždy tmavší než světlo
přicházející z volného prostoru. Technicky nejjednodušší je proto prchat
tam, kde je nejsvětleji. V tom směru je pravděpodobnost nárazu do nějaké
překážky nejnižší. Pro tvory (či  roboty) létající či plovoucí ve volném
prostoru to platí téměř stoprocentně. Při pohybu po povrchu země dochází
ke  složitějším  situacím,  přesto  uvedený  nejjednodušší algoritmus ve
většině  případů vyhoví  také. Tento  algoritmus je  proto v přírodě asi
mezi primitivnějšími tvory nejrozšířenější.
     Rybáři  už dávno  přišli na  to, jak  tenhle jednoduchý  algoritmus
hledání cesty  oklamat a využít.  Díky jemu mohou  v noci lákat  ryby do
sítí  světlem. Díky  jemu létá  noční hmyz  do světla  a nedokáže od něj
odletět  zpět do  tmy. Tma  pro něj  totiž představuje  překážku, do níž
nechce narazit.  Ukazuje se ale, že  popsaným algoritmem se řídí  i jiní
tvorové, u nichž bychom možná tak primitivní algoritmy ani nečekali.
     Jednou  jsem  v  noci  uprostřed  vesnice  vyplašil  na cestě žábu.
Prchala přede mnou a já šel pomalu  za ní a pozoroval ji. Žába (obyčejná
ropucha) doskákala k nejbližšímu domu, postavila se na zadní a pokoušela
se lézt po zdi domu vzhůru.  Pochopitelně se jí to nedařilo. Přišel jsem
až k ní, ale ona přede mnou neprchala ani vpravo ani vlevo, jen se stále
a ještě  usilovněji snažila  vylézt na  stěnu domku.  Po stranách cesty,
která k domu vedla a po které  žába přede mnou prchala, bylo husté křoví
- živý plot, ve  kterém by se žába mohla docela  snadno skrýt a nikdo by
ji  tam  nenašel.  Ani  se  o  to  nepokusila.  Tehdy  jsem její chování
nechápal.  Dnes je  mi jasné.  Dům byl  obílen vápnem,  nedaleko od  něj
svítila lampa veřejného osvětlení, takže stěna domu zářila do tmy. Křoví
po  stranách cesty  bylo naopak  temné k  nerozeznání. Také pod obílenou
stěnou byla temnější kamenná podezdívka.  Žába se pokoušela šplhat právě
po té podezdívce směrem ke svítící obílené stěně nad ní.
     Popsaným  algoritmem  se  kupodivu  řídí  asi  i mnohem dokonalejší
tvorové, např. zajíci. Zajíc je oproti rybám či žábám dokonalejší v tom,
že  se  v  noci  na  silnici  obvykle  nerozběhne  proti  přijíždějícímu
automobilu jakožto nejsvětlejšímu místu ve  svém okolí, ale to je proto,
že  to  světlo  se   přibližuje,  opticky  zvětšuje,  takže  představuje
nepřítele, před kterým je třeba uprchnout.  Zajíc ale prchá jen tam, kam
svítí  reflektory, tedy  po silnici  před autem, a do  tmy vedle silnice
neskočí. Lze  samozřejmě namítnout obvyklý  důvod, že zajíc  je oslněný.
Kdyby  ale  skutečně  nic  neviděl,  pak  by  prchal kterýmkoliv náhodně
vybraným  směrem,  takže  jeho  útěk  právě  jen  po  silnici  ve světle
reflektorů by byl dost nepravděpodobný. Kromě toho jsou známy i případy,
kdy zajíc prchal  přijíždějícímu autu v ústrety. To  by snad ani oslněný
zajíc neudělal.  Důvodem tedy nemůže být  oslnění, ale jedině primitivní
algoritmus vidění, který pro tuto nepřirozenou situaci není vyvinutý. To
nemusí být tolik překvapující ani u  tak vyspělého tvora, jako je zajíc.
Ve volné přírodě nic takového  jako auta se svítícími reflektory nežije.
O savcích je známo, že se orientují až na malé výjimky především čichem,
v druhé řadě sluchem a zrak je u nich až na třetím místě, asi jako u nás
lidí  hmat. U  orgánu třetího  řádu by  nás neměla  překvapovat ani dost
značná nedokonalost.
     Tím  není  řečeno,  že  zajíc   vidí  svět  kolem  sebe  jen  takto
primitivním  způsobem.  Za  ty  desítky  milionů  let  vývoje zajíce, či
dokonce přes 200 milionů let vývoje savců vznikly i složitější algoritmy
rozpoznávání  viděného,  ale  staré,  primitivní  metody  často  zůstaly
zachovány a slouží svému nositeli dále. Příkladem můžeme být třeba i my,
lidé.  Třebaže   náš  způsob  rozpoznávání  viděných   předmětů  je  asi
nejdokonalejší  v  přírodě,  prastarý  prvohorní algoritmus rozpoznávání
pohybujících  se  předmětů  se  v  našich  očích  a  mozku používá stále
(samozřejmě  vedle jiných,  dokonalejších mechanismů,  které se vyvinuly
později,  a ve  spolupráci s  nimi). Pokud  se o  tom chcete přesvědčit,
postavte  se  třeba  před  portál  svatovítského  chrámu  na  Hradčanech
a zkuste tam mezi  tou spoustou gotických ozdob najít  holuba, který tam
někde  sedí. Bude  vám to  trvat  hodně  dlouho, pokud  se vám  to vůbec
podaří. Jakmile ale ten holub zamává křídly, uvidíte ho okamžitě. Přesně
takové výsledky dává ten primitivní algoritmus rozpoznávání pohybujících
se předmětů, který jsem zde minule popsal. Je pro život tak užitečný, že
navzdory  své primitivnosti  přečkal  celý  vývoj našeho  způsobu vidění
a zůstal nám zachován dodnes.  Onen nejprimitivnější způsob výběru směru
cesty podle  nejsvětlejšího místa v  okolí se nám,  lidem, už nezachoval
a byl  nahrazen  dokonalejšími  algoritmy,  které  se  vyvinuly později,
zajícům ale  nejspíš zůstal zachován  a uplatní se  vždy, když se  zajíc
něčeho vyděsí.  To ostatně známe  i my, lidé.  V úleku či  v panice také
jednáme  spíš  instinktivně  než  rozumně.  Prastaré  primitivní vrozené
algoritmy jsou totiž použitelné okamžitě, bez přemýšlení, zatímco našemu
(určitě dokonalému!) rozumu nějakou dobu trvá, než najde řešení, a za tu
dobu už může být pozdě. Zajíc vyděšený přijíždějícím autem se strašlivou
září se určitě také  řídí prastarými primitivními instinkty (algoritmy),
které  mohou  začít  fungovat  okamžitě  kdykoliv.  Jestli je schopen po
nějaké   době  (třeba   po  několika   vteřinách)  i   nějakého  jiného,
rozumnějšího chování,  to už je námět  pro diskusi a třeba  i pro nějaké
experimenty.
     Příště budeme pokračovat dalším bodem  z těch, které jsme si minule
stanovili, tedy hledáním partnera pro rozmnožování a zachování rodu.