Raziskovalci so z miniaturnimi roboti posnemali, kako resnične mravlje manevrirajo svoje mreže. Zasluge: Simon Garnier in sod
Za mravlje so sledi za hranjenje, napolnjene s feromonom, podobne rešitvam: delavce usmerijo proti odkritim vozliščem hrane in jih pomagajo voditi domov nazaj v gnezdo.
Te mreže poti se lahko raztezajo na sto metrov, kar je precej dosežkov, če upoštevamo, da so številne mravlje delavcev manjše od polovice centimeter v dolžino. Ena vrsta mravljev za spravilo lahko odloži vrsto poti (PDF), ki se raztezajo 82 metrov od vhoda v gnezdo. Sledi lesene mravlje, žuželke, ki merijo le pet milimetrov (to je petina palca), dosežejo 656 čevljev, od katerih se vsaka razveja na več poti na do 10 mestih na vsaki sledi. Lesena mravlja lahko zgradi mrežo, ki se razprostira na skoraj dveh in pol hektarjih.
Mravlje, kakršne so te, se ponašajo po najkrajši poti med gnezdom svoje kolonije in virom hrane, tako da sledijo vejam, ki se čim manj odmaknejo od smeri, v katerem so začele svojo pot. Vilice v njihovi mreži poti, znane kot bifurkacije, niso simetrične in se ne razcepijo na kote enake velikosti. Toda ali mravlje uporabljajo prefinjen občutek za geometrijo, da bi izsledili svojo pot, merili kote cest, preden jih izberejo?
Če želite izvedeti več, so raziskovalci Tehnološkega inštituta v New Jerseyju (NJIT) in Raziskovalnega centra za spoznavanje živali v Franciji z miniaturnimi roboti posnemali vedenje kolonije argentinskih mravelj na poti, o čemer so danes poročali v reviji PLOS Computational Biology . Ta vrsta mrav ima izredno slab vid in pika naokoli pri velikih hitrostih, vendar lahko mavrira po hodniku po hodniku, od doma do hrane in obratno.
Kadar ni nobenih ovir, mravlje raje hodijo po ravni črti, ne da bi odstopale od svoje poti. Tudi ljudje smo takšni: če bi se sprehajali po ulici do restavracije, ki je na isti strani ceste kot mi, ne bi prestopili na nasprotni pločnik, razen če bi nam kaj oviralo pot. Da bi v občutek izogibanja oviram vnesli robote, so jih raziskovalci programirali, da so se izognili oviram in sledili lahkim sledom, ki so jih raziskovalci uporabili kot nadomestek poti, prevlečenih s feromonom.
"Alice", majhen robot, ki meri dva centimetra (le manj kot en centimeter), po sledi svetlobe z dvema fotoreceptorjema . Zasluge: Simon Garnier in sod
V tej študiji, imenovani Alices, je bilo 10 desetih drobnih robotov nalogo, da plujejo po okolju labirinta, približno 60 do 70-kratnik njihove velikosti, od izhodišča, ki predstavlja vhod v gnezdo do končne točke, ki označuje vir hrane. Dva fotoreceptorja, ki posnemata mravljinčne antene, sta zaznala snope svetlobe. Medtem ko so roboti potovali po labirintu, so raziskovalci v načrte majhnih strojev vnesli ključ - naključno na svoji poti so se roboti sprožili, mehanizem za nadaljnje posnemanje mraveljskih pohodov mravov, ko lezejo po njihovih poteh. . Ti naključni zavoji se vrtijo pod kotom, ki ni večji od 30 stopinj, saj resnične mravlje niso zelo učinkovite pri fizičnem izdelavi obratov .
V spodnjem video posnetku spodaj so raziskovalci preizkusili navigacijske spretnosti Alice v zapletenem omrežju in jih naložili, da so izbrali najkrajšo pot med svojim "gnezdom" (na desni) do "vira hrane (levo). Različni žarki svetlobe, projicirani na labirint, so spremenili gibanje robotov znotraj omrežja, ko so njihovi fotoreceptorji začeli delovati.
Raziskovalci so ugotovili, da se robotski mravlje, brez kakršnega koli znanja o geometriji labirinta, obnašajo tako, kot to počnejo prave mravlje: delali so majhne naključne zavoje, vendar so se premikali v isti splošni smeri. Ko so na cesti prišli do razcepa, je to robote izbralo pot, ki najmanj odstopa od njihove prvotne poti , čeprav niso bili opremljeni za merjenje kotov. Ko so zaznali lahko sled, so se obrnili po tej poti.
Raziskovalci pravijo, da to pomeni, da argentinskim mravljam morda ni treba uporabljati zapletenih kognitivnih procesov za izračun geometrije različnih poti. Toda vilice po cesti, ki vodi do najkrajše poti do hrane, močno povečajo uspeh celotne kolonije. Torej uporaba feromonov z intuitivnim prostorskim znanjem o tem, kje je lahko hrana, ohranja mravlje na pravi poti; Ko več mravelj sledi poti do hrane, se feromoni na poti bolj koncentrirajo in s tem pomagajo voditi mravlje, ki še niso potovale. V resnici navigacijski način izbire pravilne vilice na cesti potroji količino živilskih mravov, ki jih prinesejo v gnezdo, kot če bi se zanašali samo na feromone, pravi glavni avtor Simon Garnier, profesor biologije na NJIT.
"Če imate samo feromone in nimate tega trika, ste manj učinkoviti, ker je večja verjetnost, da bodo mravlje ujele v zanke, " pravi Garnier, vodja inštituta Swarm Lab, ki preučuje skupino žuželk vedenje. "Tako bodo okrepili svojo pot okoli zanke in se bodo preprosto zataknili v to zanko in se za vedno obrnili."
Takšna navigacija lahko pomaga tudi vodenju mravelj po podzemnih poteh, ki povezujejo različne dele njihovih gnezd. Ponovna uporaba naravnih navigacijskih orodij raziskovalcem omogoča boljše razumevanje delovanja kolektivnega vedenja živali.
