Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μικροσκοπικά ρομπότ για να μιμηθούν πόσο πραγματικά δίνουν τα δικά τους δίκτυα ελιγμών. Πίστωση: Simon Garnier, et al
Για τα μυρμήγκια, τα μονοπάτια αναζήτησης με φερομόνες που αφήνουν πίσω τους είναι σαν τη ζωή: κατευθύνουν τους εργάτες προς τους κόμβους τροφίμων που ανακαλύφθηκαν νωρίτερα και τους βοηθούν να τους οδηγήσουν πίσω στη φωλιά τους.
Αυτά τα δίκτυα διαδρομών μπορούν να τεντώνονται για εκατοντάδες πόδια, αρκετά το επίτευγμα λαμβάνοντας υπόψη πολλά μυρμήγκια εργατών είναι λιγότερο από το μισό μία ίντσα σε μήκος. Ένας τύπος μυρμήγκι συγκομιδής μπορεί να καθορίσει ένα σύνολο διαδρομών (PDF) που εκτείνονται 82 πόδια από την είσοδο της φωλιάς του. Τα ίχνη ενός μυρμηγκιού, ένα έντομο που μετρά μόλις πέντε χιλιοστά (δηλαδή το ένα πέμπτο της ίντσας), φθάνουν τα 656 πόδια, το καθένα από τα οποία διακλαδίζεται σε περισσότερες διαδρομές μέχρι και σε 10 σημεία σε κάθε ίχνος. Το μυρμήγκι μυρμήγκι μπορεί να οικοδομήσει ένα δίκτυο που εξαπλώνεται για σχεδόν δυόμισι στρέμματα.
Τα μυρμήγκια όπως αυτά τείνουν να παίρνουν το συντομότερο μονοπάτι μεταξύ της φωλιάς της αποικίας τους και μιας πηγή τροφής, ακολουθώντας κλαδιά που αδέσποτα όσο το δυνατόν λιγότερο από την κατεύθυνση στην οποία ξεκίνησαν το ταξίδι τους. Οι περόνες στο δίκτυό τους, γνωστές ως διακλαδώσεις, δεν είναι συμμετρικές και δεν διακλαδίζονται σε γωνίες ίδιου μεγέθους. Αλλά τα μυρμήγκια χρησιμοποιούν μια εκλεπτυσμένη αίσθηση γεωμετρίας για να εντοπίσουν το μονοπάτι τους, μετρώντας τις γωνίες των δρόμων πριν πάρουν ένα;
Για να μάθετε περισσότερα, οι ερευνητές του Ινστιτούτου Τεχνολογίας του Νιού Τζέρσεϊ (NJIT) και του Ερευνητικού Κέντρου για τη Ζωϊκή Γνώση στη Γαλλία χρησιμοποίησαν μικροσκοπικά ρομπότ για να αναπαραγάγουν τη συμπεριφορά μιας αποικίας μυρμηγκιών της Αργεντινής σε κίνηση, όπως αναφέρεται σήμερα στο περιοδικό PLOS Computational Biology . Αυτό το είδος μυρμηγκιών έχει εξαιρετικά κακή όραση και βελάκια γύρω στις υψηλές ταχύτητες, αλλά μπορεί να ελιγμούς μέσω διαδρόμου μετά από διάδρομο, από το σπίτι σε φαγητό και αντίστροφα.
Όταν δεν υπάρχουν εμπόδια, τα μυρμήγκια προτιμούν να περπατούν σε ευθεία γραμμή χωρίς να αποκλίνουν από την πορεία τους. Οι άνθρωποι είναι σαν κι αυτοί: αν περπατούσαμε σε ένα δρόμο σε ένα εστιατόριο που βρίσκεται στην ίδια πλευρά του δρόμου όπως κι εμείς, δεν θα περάσαμε στο αντίθετο πεζοδρόμιο αν δεν μπλοκάρει το δρόμο μας. Για να εμπλουτίσουν αυτή την αίσθηση της αποφυγής εμποδίων στα ρομπότ, οι ερευνητές τους προγραμματίζουν να αποφύγουν τα εμπόδια και να ακολουθήσουν φωτεινά μονοπάτια, τα οποία οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ως υποκατάστατο των καλυμμένων με φερομόνες μονοπατιών.
Μια "Αλίκη", ένα μικρό ρομπότ που μετράει δύο εκατοστά (μόλις λιγότερο από μία ίντσα), ακολουθώντας ένα ίχνος φωτός χρησιμοποιώντας δύο φωτοϋποδοχείς . Πίστωση: Simon Garnier, et al
Τα 10 μικροσκοπικά ρομπότ της μελέτης αυτής, που ονομάζονταν Alices, ανατέθηκαν στην πλοήγηση σε ένα λαβύρινθο περιβάλλον περίπου 60 έως 70 φορές μεγαλύτερο από το μέγεθός τους, από ένα σημείο εκκίνησης που αντιπροσωπεύει μια είσοδο φωλιάς σε ένα τελικό σημείο που σημαίνει πηγή τροφής. Δύο φωτοϋποδοχείς, μιμούμενες κεραίες μυρμηγκιών, ανιχνεύθηκαν δέσμες φωτός. Καθώς τα ρομπότ ταξίδεψαν μέσα στο λαβύρινθο, οι ερευνητές εισήγαγαν ένα κλειδί στα σχέδια των μικρών μηχανημάτων-σε τυχαία σημεία στο ταξίδι τους, τα ρομπότ πυροδότησαν να γυρίσουν, ένας μηχανισμός που προοριζόταν για να μιμηθεί περισσότερο τις πολεμικές ταραχές των μυρμηγκιών καθώς σέρνουν κατά μήκος των μονοπατιών τους . Αυτές οι τυχαίες στροφές περιστρέφονται σε γωνίες όχι μεγαλύτερες από 30 μοίρες, καθώς τα πραγματικά μυρμήγκια δεν είναι πολύ αποτελεσματικά στο να κάνουν στροφές U.
Στο παρακάτω βίντεο, οι ερευνητές εξέτασαν τις δεξιότητες πλοήγησης του Alices σε ένα σύνθετο δίκτυο, φορώντας τους επιλέγοντας τη συντομότερη διαδρομή μεταξύ της "φωλιάς" (στα δεξιά) και μιας "πηγής τροφής (αριστερά). Οι μεταβαλλόμενες δέσμες φωτός που προβάλλονται στο λαβύρινθο άλλαξαν τις κινήσεις των ρομπότ στο εσωτερικό του δικτύου καθώς οι φωτοϋποδοχείς τους έδιωξαν τη δράση τους.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι, χωρίς καμία γνώση της γεωμετρίας του λαβύρινθο, τα ρομπότ μυρμήγκια συμπεριφέρθηκαν ακριβώς όπως πραγματικά τα μυρμήγκια: κάνουν μικρές τυχαίες στροφές, αλλά κινούνται με την ίδια γενική κατεύθυνση. Όταν έφτασαν σε ένα πιρούνι στο δρόμο, αυτό οδήγησε τα ρομπότ να επιλέξουν τη διαδρομή που απέκλινε λιγότερο από την αρχική πορεία τους , παρόλο που δεν ήταν εξοπλισμένα για να μετρήσουν οποιεσδήποτε γωνίες. Όταν διαπίστωσαν ένα ελαφρύ ίχνος, στράφηκαν για να ακολουθήσουν το μονοπάτι.
Οι ερευνητές λένε ότι αυτό σημαίνει ότι τα μυρμήγκια της Αργεντινής μπορεί να μην χρειάζεται να χρησιμοποιούν πολύπλοκες γνωστικές διαδικασίες για να υπολογίζουν τη γεωμετρία διαφόρων μονοπατιών. Αλλά λαμβάνοντας το πιρούνι στο δρόμο που οδηγεί στη συντομότερη διαδρομή προς τα τρόφιμα αυξάνει σημαντικά την επιτυχία της αναζήτησης τροφής για μια ολόκληρη αποικία. Έτσι, χρησιμοποιώντας φερομόνες με μια διαισθητική χωρική γνώση για το πού μπορεί να είναι η τροφή, διατηρεί τα μυρμήγκια στη σωστή διαδρομή. καθώς τα περισσότερα μυρμήγκια ακολουθούν το μονοπάτι για φαγητό, οι φερομόνες γίνονται πιο συγκεντρωμένες κατά μήκος του μονοπατιού, συμβάλλοντας περαιτέρω στην καθοδήγηση των μυρμηγκιών που δεν έχουν ακόμη ταξιδέψει. Στην πραγματικότητα, η μέθοδος πλοήγησης για την επιλογή του σωστού πιρουνιού στο δρόμο τριπλασιάζει την ποσότητα των μυρμηγκιών των τροφίμων να επιστρέψει στη φωλιά τους απ 'ό, τι εάν βασίζονταν μόνο σε φερομόνες, λέει ο επικεφαλής συγγραφέας Simon Garnier, καθηγητής βιολογίας στο NJIT.
"Εάν έχετε μόνο τις φερομόνες και δεν έχετε αυτό το τέχνασμα, είστε λιγότερο αποτελεσματικοί επειδή είστε πιο πιθανό να πάρετε τα μυρμήγκια παγιδευμένα σε βρόχους", λέει ο Garnier, ο οποίος διευθύνει το ινστιτούτο Swarm Lab, το οποίο μελετά ομάδα εντόμων η ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ. "Έτσι θα ενισχύσουν το μονοπάτι τους γύρω από τον βρόχο, και θα κολλήσουν απλά σε αυτόν τον βρόχο και θα γυρίσουν και θα γυρίσουν για πάντα."
Μια τέτοια πλοήγηση μπορεί επίσης να βοηθήσει τους μυρμήγκους να κατευθύνουν μέσω υπόγειων διαδρομών που συνδέουν διαφορετικά μέρη των φωλιών τους. Η αναπαραγωγή αυτών των εργαλείων φυσικής πλοήγησης επιτρέπει στους ερευνητές να κατανοήσουν καλύτερα την εσωτερική λειτουργία της συλλογικής συμπεριφοράς των ζώων.
