Tutkijat käyttivät pienoisrobotteja matkiakseen kuinka toiset muurahaiset ohjaavat omia verkkojaan. Tunnustus: Simon Garnier, et ai
Muurahaisten kohdalla jättämät feromoneilla varustetut reittireitit ovat kuin elinlinjoja: ne ohjaavat työntekijöitä aiemmin löydettyihin ruokapaikkoihin ja auttavat ohjaamaan heitä kotiin takaisin pesään.
Nämä polkuverkot voivat venyä satojen jalkojen päähän, melko saavutus monien työntekijöiden muurahaisten kannalta on alle puolet tuuma pituudessa. Yhden tyyppinen harvesterimurni voi asettaa joukon polkuja (PDF), jotka ulottuvat 82 metrin päässä pesän sisäänkäynnistä. Puu muurahaisen, vain viiden millimetrin mittaisen hyönteisen (joka on viidesosa tuumasta) polut ulottuvat 656 jalkaan, ja jokainen haarautuu useammalle polulle jopa 10 kohdalla jokaisella polulla. Lehtileikkuri voi rakentaa verkon, joka leviää melkein kaksi ja puoli hehtaaria.
Tämänkaltaiset muurahaislajit kulkevat yleensä lyhimmän tien siirtokunnan pesän ja ravintolähteen välillä seuraten oksat, jotka kulkevat mahdollisimman vähän suunnasta, josta he aloittivat matkan. Niiden polkuverkossa olevat haarukat, jotka tunnetaan haaroittumina, eivät ole symmetrisiä eivätkä haaroidu samankokoisiin kulmiin. Mutta käyttävätkö muurahaiset hienostunutta geometrian tunnetta jäljittääkseen polunsa, mittaamalla teiden kulmat ennen niiden valitsemista?
Saadaksesi lisätietoja New Jerseyn teknologiainstituutin (NJIT) ja eläinten tunnistuksen tutkimuskeskuksen tutkijat Ranskassa käyttivät pienoisroboteja toistaakseen argentiinalaisten muurahaisten siirtokunnan liikkuvuuden käytöllä, raportoitiin tänään päiväkirjassa PLOS Computational Biology . Tällä muurahaislajilla on erittäin heikko näkö ja heittää tikkaa ympäri suurta nopeutta, mutta se pystyy liikkumaan käytävän läpi käytävän jälkeen, kotoa ruokaan ja päinvastoin.
Kun esteitä ei ole, muurahaiset mieluummin kulkevat suorassa linjassa poikkeamatta kurssistaan. Ihmiset ovat myös sellaisia: jos käveisimme kadulla ravintolaan, joka on samalla tien puolella kuin me, emme ylittäisi vastakkaiselle jalkakäytävälle, ellei jokin estäisi tietämme. Upottaakseen tämän esteen välttämisen tunteen robotteihin, tutkijat ohjelmoivat ne välttämään esteitä ja seuraamaan kevyitä polkuja, joita tutkijat käyttivät feromonilla päällystettyjen polkujen korvikkeena.
"Alice", pieni robotti, joka mittaa kaksi senttimetriä (vain alle yksi tuuma) seuraten valon jälkeä kahdella fotoreseptorilla . Tunnustus: Simon Garnier, et ai
Tämän tutkimuksen 10 pientä robottia, nimeltään Alices, sai sitten tehtäväkseen navigoida sokkelomaisessa ympäristössä, joka on noin 60-70-kertainen niiden kokoon, lähtöpisteestä, joka edustaa pesän sisäänkäyntiä, loppupisteeseen, joka merkitsee ruoan lähdettä. Kaksi valonvastaanotinta, jotka jäljittelevät antiantenneja, havaitsivat valonsäteet. Kun robotit matkustivat sokkelan läpi, tutkijat ottivat jakoavaimen pienten koneiden suunnitelmiin - matkan satunnaisissa kohdissa robotit laukaistiin kääntymään - mekanismi, jonka tarkoituksena oli jäljitellä muurahaisten mutkittelevia liikkeitä, kun ne hiipivät polkuaan. . Nämä satunnaiset käännökset kiertyvät korkeintaan 30 asteen kulmassa, koska toiset muurahaiset eivät ole kovin tehokkaita tekemään fyysisesti U-käännöksiä .
Alla olevassa nopeutetussa videossa tutkijat kokeilivat Alicesin navigointitaitoja monimutkaisessa verkossa ja veloittivat heitä valitsemaan lyhyimmän reitin ”pesänsä” (oikealla) ja “ruokalähteen (vasemmalla) välillä. Labyrinttiin projisoidut vaihtelevat valonsäteet muuttivat robottien liikkeitä verkon sisällä, kun niiden fotoreseptorit potkivat toimintaan.
Tutkijat havaitsivat, että ilman mitään tietoa labyrintin geometriasta, robottimuurahaiset käyttäytyivät täsmälleen kuten toiset muurahaiset: he tekivät pieniä satunnaisia käännöksiä, mutta liikkuivat samaan yleiseen suuntaan. Saavuttuaan haarukkaan tiellä, tämä johti robotteihin valitsemaan polku, joka poikkesi vähiten alkuperäisestä suuntauksesta , vaikka niitä ei ollut varustettu mittaamaan mitään kulmia. Kun he havaitsivat kevyen polun, he kääntyivät seuraamaan sitä polkua.
Tutkijoiden mukaan tämä tarkoittaa, että Argentiinan muurahaisten ei tarvitse joutua käyttämään monimutkaisia kognitiivisia prosesseja eri polkujen geometrian laskemiseksi. Mutta haarukan ottaminen tielle, joka johtaa lyhin reitti ruokaan, lisää huomattavasti koko siirtokunnan rehun menestymistä. Joten feromonien käyttäminen intuitiivisen paikkatiedon kanssa siitä, missä ruoka voi olla, pitää muurahaiset oikealla tiellä; kun lisää muurahaisia seuraa polkua ruokaan, feromonit keskittyvät reitin varrella, auttaen edelleen ohjaamaan muurahaisia, jotka ovat vielä matkalla. Itse asiassa navigointimenetelmä oikean haarukan valitsemiseksi tien päällä kolminkertaistaa siitä, kuinka paljon ruokaa muurahaisia tuo takaisin pesään, kuin jos ne luottaisivat pelkästään feromoneihin, kertoo johtava kirjailija Simon Garnier, NJIT: n biologian professori.
"Jos sinulla on vain feromonit ja sinulla ei ole tätä temppua, olet vähemmän tehokas, koska olet todennäköisemmin juuttanut muurahaiset silmukoihin", sanoo Garnier, joka johtaa instituutin Swarm Labia, joka tutkii hyönteisten ryhmää. käyttäytymistä. "Joten he vahvistavat polkuaan silmukan ympäri ja jumittuvat vain tähän silmukkaan ja kääntyvät ja kääntyvät ikuisesti."
Tällainen navigointi voi auttaa myös muurahaisia ohjaamaan maanalaisia polkuja, jotka yhdistävät pesiensä eri osat. Näiden luonnollisten navigointityökalujen toistaminen antaa tutkijoille paremman käsityksen eläinten kollektiivisen käyttäytymisen sisäisestä toiminnasta.
