茉莉魚的虛擬夥伴，螢幕裡的世界也是真的啦！

更新於 2023/02/08發佈於 2023/02/08閱讀時間約 6 分鐘

　　大家好，我是菜編。年假結束，大學也即將迎來開學，各位社恐們是不是開始瑟瑟發抖了啊！人類身為群居動物，雖然很多人不願意，但還是得跟其他人交流。社交行為（Social behavior）指的是同種動物間的互動過程，想研究這種行為，科學家可以使用真實的動物夥伴、影片，抑或是模仿真實動物移動軌跡的虛擬黑點來進行實驗，然而真的動物無法控制，導致行為實驗執行困難，影片因為只能重複播放，動物很快就會失去興趣，而黑點，顯然缺乏真實的視覺特徵。為了解決這些問題，需要給他們一個我們可以控制的虛擬朋友！

德國跨領域研究團隊，共同合作解決問題

　　今天要介紹的論文，由具工程背景的Klaus-Dieter Kuhnert教授，還有具生物背景的Klaudia Witte教授研究團隊共同完成，他們來自錫根大學 (University of Siegen)，這是德國一所公立大學，研究基金的來源包含有德國科學基金會（Deutsche Forschungsgemeinschaft，縮寫DFG），此機構歷史最遠可追溯至1920年，當時德國處於威瑪共和時期，二戰還沒開打，歷史好悠久啊！這個獨立運作的全國性科學資助機構不只資助大學進行研究，非大學的研究機構亦有接受贊助的資格，像是德國相當知名的 Max Planck Society。

University of Siegen

虛擬魚開發，超擬真電玩一起來玩！

　　在這個跨領域合作計畫中，他們於建模軟體Blender中製作出3D茉莉花鱂魚 (Sailfin molly)，另外以遊戲開發軟體Irrlicht構築虛擬魚缸，讓魚兒優游其中，透過螢幕跟真魚互動，更有趣的是，用來控制虛擬魚的工具是「PlayStation」的搖桿，根本就是超擬真電玩，而且是科學家和茉莉花鱂魚都在玩！（在這個實驗裡，誰玩誰還不知道呢~）另外，這種魚的公母外表差異很大，公魚的背鰭明顯大很多，體表的橘色跟黑色斑紋有深有淡，顏色越深則代表位階越高，以這項外加特徵可將公魚區分為臉色蒼白的Pale，和色彩繽紛的Colored兩群。

虛擬魚開發的過程 (Müller et al. 2017)

虛擬公母魚 (Gierszewski et al. 2017)

　　在實驗過程中，實驗魚缸兩側放有螢幕或真魚缸，受試母魚總共會看到虛擬魚(Animation)、影片(Video)，或是真魚(Live)10分鐘，兩邊各會呈現5分鐘，如果任何母魚對左右邊有偏好，就不會被納入可分析的數據，對受試母魚來說，實驗中任何改變僅有視覺刺激，結果發現虛擬魚確實吸引到受試母魚的注意，待在空魚缸旁邊的時間極短，而且效果竟然跟影片和真魚一樣，虛擬3D魚真的讓茉莉花鱂魚傻傻分不清楚。

虛擬魚與真實魚互動：

　　知道有吸引力後，下個問題是：虛擬魚活靈活現的外表重要嗎？會不會隨便弄個3D方塊在那邊游來游去就有用？另外，會動是一個重要的影響因素嗎？實驗結果發現，會不會動(Static/ Moving)的吸引力確實有差，會動的吸引力比較強，而虛擬魚的吸引力大於盒子，魚表示：開玩笑，當我看不出來那是假的啊！

實驗結果 (Gierszewski et al. 2017)

　　除了有沒有用的問題外，茉莉花鱂魚分得出來虛擬公母魚嗎？前面的實驗使用母魚，這個實驗用的就是公魚，而且有蒼白公魚和繽紛公魚，結果發現蒼白（Pale）公魚不太會區分公母，但是繽紛（Colored）公魚就分得出來了，而且會在虛擬公魚那邊廝混比較久！科學家認為這是因為繽紛公魚在展示自己，對母魚大力求偶之餘，也得花時間保護領地，而虛擬公魚對他們來說就是該被驅逐的對象，所以他們才會花較多的時間擠在虛擬公魚那邊，而蒼白公魚就不會這麼做了，因為不實用，牠們通常會靠近母魚，伺機交配，或是靠近其他公魚，在牠們跟母魚交配的時候，偷偷靠近，試著留下自己的後代。

茉莉是大預言家嗎？專題沒持續，可惜了。

　　這個研究蠻有趣的，但後來查了查後續的研究發展，竟然沒有持續進行下去的樣子，覺得可惜，我覺得這會是個很有發展潛力專題，因為如同第一段所說，使用真實動物、影片跟虛擬黑點有諸多不便，如果虛擬動物足夠生動，能對行為研究帶來很大的幫助。題外話，研究團隊竟然讓虛擬魚換上了國旗服裝，讓茉莉花鱂魚預測「2016年的歐洲國家盃」比賽贏家是誰。究竟茉莉的預測對不對呢？先看冠軍賽的預測影片，再去查查結果吧！

參考資料：

錫根大學：https://www.uni-siegen.de/start/
德國科學基金會：https://www.dfg.de/
Klaus Müller, Ievgen Smielik, Jan-Marco Hütwohl, Stefanie Gierszewski, Klaudia Witte, Klaus-Dieter Kuhnert, The virtual lover: variable and easily guided 3D fish animations as an innovative tool in mate-choice experiments with sailfin mollies-I. Design and implementation, Current Zoology, Volume 63, Issue 1, February 2017, Pages 55–64, https://doi.org/10.1093/cz/zow106
Stefanie Gierszewski, Klaus Müller, Ievgen Smielik, Jan-Marco Hütwohl, Klaus-Dieter Kuhnert, Klaudia Witte, The virtual lover: variable and easily guided 3D fish animations as an innovative tool in mate-choice experiments with sailfin mollies-II. Validation, Current Zoology, Volume 63, Issue 1, February 2017, Pages 65–74, https://doi.org/10.1093/cz/zow108

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