Za optimizacijo svojih dostavnih dronov bi morda Amazon lahko navdihnil iz dejanskega Amazona.
Sorodne vsebine
- Te nenavadne ameriške mravlje se nikoli ne postarajo
- Kdo potrebuje voznika? Ti mornariški čolni so programirani tako, da rojijo kot čebele
- Scott Solomon je "lovec na mravlje"
Vojaške mravlje v Srednji in Južni Ameriki agresivno iščejo najkrajšo pot čez gozdna tla, da bi domov prinesli dovolj hrane in zagotovili prihodnost svoje kolonije. Zaradi osredotočenosti na učinkovitost so žuželke razvile spreten trik: svoja telesa povezujejo skupaj, da napolnijo luknje in zgradijo žive mostove.
Ko se pridruži več mravelj, mostovi premikajo lokacije, da razširijo večje in večje vrzeli, kar skrajša pot, ki jo morajo mravlje prehoditi, ko nosijo hrano v gnezdo. A ker je vsaka opeka na mostu tudi izgubljena krma, mravlje dosežejo točko, ko nekoliko boljša bližnjica preprosto ni vredna stroškov, kaže nova analiza tega gradbenega dela žuželk.
"Na splošno je dosežen takšen izid stroškov in koristi, vendar mravlje res ne vedo, " pravi vodja študije Chris Reid z univerze v Sydneyju.
Reidova študija, ki se je ta teden pojavila v PNAS, je najbližji pogled na arhitekturne algoritme, ki jih mravlje uporabljajo pri gradnji mostov. Razumevanje teh pravil bi lahko znanstvenikom pomagalo oblikovati pametnejše robotske roje, na primer s programiranjem materialov za samo sestavljanje za ustvarjanje dinamičnih struktur, ki so velike tako kot rešilni splavi ali majhne kot kirurški stenti.
Da bi videli svoje subjekte v divjini, ki so jih škripali, se je Reidova ekipa napotila v džunglo panamskega otoka Barro Colorado. Vojaške mravlje iz rodu Eciton, čeprav malodane male morilke, so preudarne, ko gre za trajnostni lov. Po napornem dnevu se ličinke iz kolonij drugih mravelj in osi poberejo in se odpravijo na novo ozemlje, oddaljeno nekaj sto metrov.
"Vrnete se naslednji dan tja, kjer ste že prej našli te mravlje in jih ne bo več, " pravi Reid. Edini način, da jih spet zanesljivo najdemo, je bil ujeti premik, ki je v teku, kar je pomenilo, da gremo ponoči v džunglo.
"Tako je bilo to vedno zelo zabavno doživetje - povsod po tarantulah, govorice o jaguarjih, ki zalegajo otok, in vse takšne stvari, " pravi.
Po označevanju novih lovišč mravelj, bi se raziskovalci odpravili nazaj v tabor in se naslednji dan vrnili, da bi našli tesne stebre napadalcev, ki se vijejo po improviziranih cestnih prehodih med začasno vojsko mravlje gnezdo in gnezda njihovih žrtev.
Mravlje krmarijo s feromoni, tako da bi ekipa lahko s poti vzela označene palice in jih uporabila kot prometne znake ter preusmerila promet v svoj poskus. Na gozdna tla so postavili bele deske s krošnjami v poti, oblikovane kot odprt trikotnik.
V Panami so raziskovalci posneli vojaške mravlje, ki so sestavljale žive mostove, da bi se peljali po najučinkovitejši poti po gozdnih tleh. (Christopher R. Reid, Matthew J. Lutz, Simon Garnier in New Jersey Institute of Technology)Ko je Reidova ekipa posnela akcijo, so v realnem času videli reševanje problemov z mravljami. Najprej se en sam mravlja spotakne na vrzel, dolžino enega telesa, tik pod lopo in ostane na mestu. Potem pa še ena mravlja, ki hodi čez njo, položi feromone na skrajšani poti.
Kmalu mravlje, ki uporabljajo bližnjico, zamrznejo, da postanejo del mostu, saj se zaradi pogostega stika z drugimi mravljami bolj verjetno zaklenejo. Ko se most zgosti, potujoče mravlje raje hodijo dlje od krošnje, ker je ta pot rahlo krajši.
Zaradi povečanega prometa na robu, ki je naklonjen, se stran mostu povečuje, ko se novi arhitekti pridružijo arhitekturi. Hkrati se delavci na nepriljubljenem robu redko dotikajo in začnejo odhajati. S časom se celoten most začne seliti stran od krošnje.
A vsakič, ko so snemali mravlje, je Reidova ekipa videla, da se most neha premikati v nekem trenutku na sredini vrzeli.
"Zakaj se potem ustavijo?" "Predvidevali bi si, da se bo postopek nadaljeval vse do konca, dokler ne bodo imeli lepe naravne sledi, ki bo presegla vse vrzeli v njihovem okolju."
Skupina meni, da je strategija glede na obseg kolonije v dobrem fiskalnem smislu smiselna. Most lahko prihrani čas, toda vsak delavec, ujet v enega, je tudi delavec, ki ne nosi hrane nazaj v gnezdo. Ko se preveč delavcev odpravi, je nadaljnje izboljšanje mostu dragocena sredstva.
"Pravkar bi pričakoval, da bodo naredili most, ki vodi najkrajšo možno pot, " pravi David Hu, Georgia Tech, ki je pred tem raziskal žive splave, ki jih med poplavami gradijo požarne mravlje. "Kako vedo, da je to najboljši most zanje?"
Čeprav je še vedno nejasno, je Reidova favorizirana razlaga ta, da se most preneha premikati, ko zmanjšanje prometa postane opazno za živo strukturo. Ko daljši most sesa več mravelj s ceste, postanejo dotiki, ki mravljinca spodbudijo, da daroval svoje telo mostu, manj pogosti.
Medtem ko Hu meni, da je ta razlaga preveč groba, da bi ta misel razrešila kot razrešeno skrivnost, poudarja, da je ta "čudovit eksperiment" prvi korak pri razumevanju tovrstnega vedenja reševanja problemov in ga na koncu uporabi pri rojih robotov.
"Iz robotike nimamo ničesar, kar bi omogočilo, da bi se ta kombinacija zelo hitro premikala in postala tudi gradbeni material, " pravi. "Tako hitro hodijo med sprehajalnim stanjem in gradnjo mostu, da se zdi, da je ta stvar samo na mestu."
V prihodnosti Reidova skupina načrtuje sodelovanje s harvardskim računalničarjem Radhiko Nagpal, ki meni, da bi takšno razmišljanje, računanje arhitekture, ki so jo sposobne vojaške mravlje, koristili majhnim, porabljivim robotom pri nevarnih reševalnih akcijah. "Lahko bi se samostojno sestavili v večje strukture - mostove, stolpe, vlečne verige, splave, " pravi.
Mimo teh tehničnih aplikacij mravlje same pokažejo moč roja brez vodilnega, a dobro programiranega.
"So zagotovo super-organizem, " pravi Nagpal. "Ne vidim, kako se lahko zmoti, če sem popolnoma fasciniran nad tem, kako velika skupina lahko naredi tako hitro in brez politike ter brez hierarhije menedžerjev in izvršnih direktorjev."
