Για να βελτιστοποιήσετε τα αεροσκάφη παράδοσης, ίσως η Amazon θα μπορούσε να εμπνευστεί από την πραγματική Amazon.
σχετικό περιεχόμενο
- Αυτά τα ασυνήθιστα αμερικανικά μυρμήγκια δεν γίνονται ποτέ παλιά
- Ποιος χρειάζεται οδηγό; Αυτά τα σκάφη του ναυτικού είναι προγραμματισμένα να σμήθουν σαν μέλισσες
- Ο Σκοτ Σολωμόν είναι "ο κυνηγός των μυρμηγκιών"
Τα μυρμήγκια των στρατευμάτων στην Κεντρική και Νότια Αμερική επιδιώκουν επιθετικά το μικρότερο μονοπάτι πάνω από το δάπεδο για να φέρουν στο σπίτι αρκετά τρόφιμα και να εξασφαλίσουν το μέλλον της αποικίας τους. Αυτή η εστίαση στην αποτελεσματικότητα οδήγησε τα έντομα να αναπτύξουν ένα έξυπνο κόλπο: Συνδέουν το σώμα τους μαζί για να γεμίσουν λακκούβες και να χτίσουν ζωντανές γέφυρες.
Καθώς όλο και περισσότερα μυρμήγκια ενώνουν, οι γέφυρες μετατοπίζουν τις θέσεις τους για να καλύψουν τα μεγαλύτερα και μεγαλύτερα κενά, συντομεύοντας το μυρμήγκι που πρέπει να πάρουν όταν μεταφέρουν τα τρόφιμα πίσω στη φωλιά. Αλλά επειδή κάθε τούβλο στη γέφυρα είναι επίσης χαμένος φορτωτής, τα μυρμήγκια φτάνουν σε ένα σημείο όπου μια ελαφρώς καλύτερη συντόμευση απλά δεν αξίζει το κόστος, σύμφωνα με νέα ανάλυση αυτού του έργου κατασκευής εντόμων.
"Συνολικά, επιτυγχάνεται αυτό το εμπόριο κόστους-οφέλους, αλλά χωρίς να γνωρίζουμε πραγματικά τα μυρμήγκια", λέει ο επικεφαλής της μελέτης Chris Reid του Πανεπιστημίου του Σίδνεϊ.
Η μελέτη του Reid, που εμφανίζεται αυτή την εβδομάδα στο PNAS, είναι η πιο κοντινή ματιά στους αρχιτεκτονικούς αλτήρες που χρησιμοποιούν τα μυρμήγκια του στρατού όταν χτίζουν γέφυρες. Η κατανόηση αυτών των κανόνων θα μπορούσε να βοηθήσει τους επιστήμονες να σχεδιάσουν πιο έξυπνα ρομποτικά σμήνη, για παράδειγμα, προγραμματίζοντας αυτοσυναρμολογήσιμα υλικά για να δημιουργήσουν δυναμικές δομές τόσο μεγάλες όσο οι σωσίβιες σχεδίες ή τόσο μικρές όσο οι χειρουργικές ενδοπροθέσεις.
Για να δουν τα υποκείμενα τους και τα άγρια άγρια ζώα, η ομάδα του Reid κατευθύνθηκε στη ζούγκλα του νησιού Barro Colorado του Παναμά. Τα μυρμήγκια του στρατού από το γένος Eciton, αν και ανήμποροι μικρούς δολοφόνους, είναι συνετό όταν πρόκειται για βιώσιμο κυνήγι. Μετά από μια σκληρή μέρα που λεηλατούν προνύμφες από τις αποικίες άλλων μυρμηγκιών και σφήκες, σηκώνουν και κατευθύνονται σε νέα περιοχή μερικές εκατοντάδες μέτρα μακριά.
"Εσείς επιστρέφετε την επόμενη μέρα σε εκεί όπου προηγουμένως βρήκατε αυτά τα μυρμήγκια και θα είχαν φύγει", λέει ο Reid. Ο μόνος τρόπος για να τα βρούμε πάλι αξιόπιστα ήταν να πιάσουμε την κίνηση σε εξέλιξη, πράγμα που σήμαινε να μπαίνουμε στη ζούγκλα το βράδυ.
"Γι 'αυτό ήταν πάντα μια αρκετά διασκεδαστική εμπειρία-παντοτινά tarantulas, φήμες για jaguars που καταδιώκουν το νησί και όλα αυτά τα πράγματα όπως λέει.
Μετά την επισήμανση των νέων θέσεων κυνηγιού των μυρμηγκιών, οι ερευνητές θα επιστρέψουν στην κατασκήνωση και θα επιστρέψουν την επόμενη μέρα για να βρουν σφιχτούς κίονες επιδρομέων που τρέχουν κατά μήκος αυτοσχέδιων οδών μεταξύ της προσωρινής στρατιωτικής φωλιάς και των φωλιών των θυμάτων τους.
Τα μυρμήγκια περιστρέφονται με τη χρήση φερομονών, οπότε η ομάδα μπορεί να τραβήξει τα σημάδια από το μονοπάτι για να χρησιμοποιηθεί ως οδικές πινακίδες και να κατευθύνει εκ νέου την κυκλοφορία στο πείραμά τους. Στο δάπεδο του δάσους, έβαλαν λευκές σανίδες με έναν απατεώνα στο μονοπάτι που σχηματίστηκε σαν ένα ανοιχτό τρίγωνο.
Στον Παναμά, οι ερευνητές κατέγραψαν μυρμήγκια του στρατού που κατασκευάζουν ζωντανές γέφυρες για να ακολουθήσουν την πιο αποτελεσματική διαδρομή κατά μήκος του δάσους. (Christopher R. Reid, Matthew J. Lutz, Simon Garnier και Ινστιτούτο Τεχνολογίας του Νιού Τζέρσεϊ)Όταν η ομάδα του Reid κατέγραψε τη δράση, είδαν την επίλυση προβλημάτων των μυρμηγκιών σε πραγματικό χρόνο. Πρώτα ένα ενιαίο μυρμήγκι σκοντάφτει το δρόμο της πάνω από το διάκενο ενός μήκους σώματος ακριβώς κάτω από τον απατεώνα και κολλά στη θέση του. Στη συνέχεια, ένα άλλο μυρμήγκι, περπατώντας πάνω της, βάζει τις φερομόνες στο μικρότερο μονοπάτι.
Σύντομα, τα μυρμήγκια που χρησιμοποιούν τη συντόμευση παγώνουν στη θέση τους για να γίνουν μέρος της γέφυρας, δεδομένου ότι η συχνή επαφή με άλλα μυρμήγκια τους καθιστά πιο πιθανό να κλειδώσουν. Καθώς η γέφυρα διογκώνεται, τα μυρμήγκια που ταξιδεύουν προτιμούν να περπατούν μακρύτερα από τον απατεώνα, κοντύτερος.
Η αυξημένη κίνηση στην ευνοούμενη άκρη κάνει την πλευρά της γέφυρας να αναπτύσσεται καθώς οι νέοι εργαζόμενοι εντάσσονται στην αρχιτεκτονική. Ταυτόχρονα, οι εργαζόμενοι στην μη δημοφιλή άκρη σπάνια αγγίζουν και αρχίζουν να φεύγουν. Με την πάροδο του χρόνου, ολόκληρη η γέφυρα αρχίζει να μεταναστεύει μακριά από τον απατεώνα.
Αλλά κάθε φορά που καταγράφηκαν τα μυρμήγκια, η ομάδα του Reid είδε να σταματάει η γέφυρα κάποια στιγμή στη μέση του χάσματος.
«Γιατί σταματούν τότε;» λέει. "Θα φανταζόταν ότι η διαδικασία θα συνεχιζόταν σε όλη τη διαδρομή, μέχρι να έχουν αυτό το ωραίο ίχνος που θα περάσει πάνω από όλα τα κενά στο περιβάλλον τους".
Σμίκρυνση στο επίπεδο των αποικιών, η στρατηγική έχει καλή δημοσιονομική αίσθηση, σκέφτεται η ομάδα. Μία γέφυρα μπορεί να εξοικονομήσει χρόνο, αλλά κάθε εργαζόμενος που παγιδεύεται σε ένα είναι επίσης ένας εργαζόμενος που δεν μεταφέρει τρόφιμα πίσω στη φωλιά. Μόλις πάψουν πολλοί εργάτες εκτός δρόμου, η περαιτέρω βελτίωση μιας γέφυρας είναι σπατάλη πολύτιμων πόρων.
"Θα ήθελα απλώς να αναμένουν να κάνουν τη γέφυρα που κάνει το συντομότερο δυνατό μονοπάτι", λέει ο David Hu, οικονομολόγος της Georgia Tech, ο οποίος έχει προηγουμένως ερευνήσει τις ζωντανές σχεδίες που δημιουργούν τα μυρμήγκια κατά τη διάρκεια των πλημμυρών. "Πώς ξέρουν ότι αυτή είναι η καλύτερη γέφυρα γι 'αυτούς;"
Αν και είναι ακόμα ασαφές, η προτιμώμενη εξήγηση του Reid είναι ότι η γέφυρα σταματά να μετατοπίζεται όταν η μείωση της κυκλοφορίας γίνεται αντιληπτή στη ζωντανή δομή. Καθώς η μακρύτερη γέφυρα πιπιλίζει περισσότερα μυρμήγκια από το δρόμο, οι πινελιές που προτρέπουν ένα μυρμήγκι να δωρίσει το σώμα του στη γέφυρα γίνονται λιγότερο συχνές.
Ενώ ο Hu σκέφτεται ότι αυτή η εξήγηση είναι υπερβολικά τραχύ για να εξετάσει το μυστήριο που λύνεται, τονίζει ότι αυτό το "όμορφο πείραμα" είναι ένα πρώτο βήμα στην κατανόηση αυτού του είδους της συμπεριφοράς επίλυσης προβλημάτων και τελικά στην εφαρμογή του σε σμήνη ρομπότ.
"Δεν έχουμε τίποτα κατασκευασμένο από ρομποτική που να έχει αυτόν τον συνδυασμό κινείται πραγματικά γρήγορα και να γίνει επίσης οικοδομικό υλικό", λέει. "Πηγαίνουν τόσο γρήγορα ανάμεσα στο περπάτημα και στην κατάσταση κατασκευής γεφυρών ώστε αυτό το πράγμα φαίνεται να μεταμορφώνεται".
Στο μέλλον, η ομάδα του Reid σκοπεύει να συνεργαστεί με τον επιστήμονα υπολογιστών του Harvard Radhika Nagpal, ο οποίος σκέφτεται το είδος της σκέψης, υπολογίζοντας την αρχιτεκτονική που τα μυρμήγκια του στρατού μπορούν να χρησιμοποιήσουν για μικρά, αναλώσιμα ρομπότ σε επικίνδυνες επιχειρήσεις διάσωσης. "Θα μπορούσαν να αυτο-συναρμολογούνται σε μεγαλύτερες δομές-γέφυρες, πύργους, τράβηγμα αλυσίδες, σχεδίες, " λέει.
Πέρα από τέτοιες τεχνικές εφαρμογές, τα ίδια τα μυρμήγκια επιδεικνύουν τη δύναμη ενός ηγέτου αλλά καλά προγραμματισμένου σμήνους.
"Είναι σίγουρα ένα σούπερ οργανισμό" λέει ο Nagpal. "Δεν βλέπω πώς μπορεί κανείς να πάει στραβά να είναι εντελώς ενθουσιασμένος με το πώς μια ομάδα που μπορεί να κάνει τόσο πολύ γρήγορα και χωρίς πολιτική και χωρίς ιεραρχίες διευθυντικών στελεχών και CEOs".
