A kutatók miniatűr robotokkal használták utánozni, hogy a hangyák miként mozgatják a saját hálójukat. Hitel: Simon Garnier, et al
A hangyák számára a feromonnal megtöltött táplálkozási nyomvonalak életmentőkként viselkednek: irányítják a dolgozókat a korábban felfedezett élelmezési központok felé, és segítik őket hazavezetni a fészekbe.
Ezek a nyomvonalak több száz lábnyira nyújthatók, és a munkás hangyainak figyelembe vételével ez az eredmény kevesebb, mint fele egy hüvelyk hosszában. Az egyik típusú arató hangya lerakhat egy sor nyomvonalat (PDF), amely a fészek bejáratától 82 lábnyira fekszik. A fa hangya, egy mindössze öt milliméter méretű rovar (ez egy hüvelyk egyötöde) nyomvonalai 656 lábig érnek el, mindegyik további útvonalakon elágazik, akár az egyes nyomvonalakon akár 10 folt is lehet. A levélvágó hangya felépíthet egy hálózatot, amely közel két és fél hektáron terjed.
Az ilyen hangyafajok általában a lehető legrövidebb utat választják kolóniájuk fészke és táplálékforrása között, az ágakat követve, amelyek a lehető legkevésbé távoznak attól az iránytól, amelybe indultak. A pályahálózatban lévő villák, amelyeket bifurkációnak neveznek, nem szimmetrikusak, és nem haladnak azonos méretű szögekbe. De vajon a hangyák kifinomult geometriai értelemben követik-e útjukat, és megmérik az utak szögeit, mielőtt megszerezik?
További információkért a New Jersey-i Technológiai Intézet (NJIT) és az állatok megismerésével foglalkozó kutatóközpont kutatói miniatűrrobotokkal kísérletezték mozgó argentin hangyák kolóniájának viselkedését, jelentették ma a PLOS Computational Biology folyóiratban. Ennek a hangyafajnak rendkívül gyenge látása van és nagy sebességgel darts körül, mégis a folyosón áthalad a folyosón, otthonról élelmezésre és fordítva.
Ha nincs akadály a környéken, a hangyák inkább egyenes vonalban járnak anélkül, hogy eltérnének a pályájuktól. Az emberek is ilyenek: ha egy utcán sétálnánk egy étterem felé, amely ugyanazon az útszélen áll, mint mi, akkor az ellenkező járdára nem lépnénk át, ha valami akadályozná az utat. Az akadályok elkerülésének ezen érzékének a robotokba történő beágyazására a kutatók programozták őket az akadályok elkerülésére és a könnyű pályák követésére, amelyeket a kutatók a feromonnal bevont utak helyettesítésére használtak.
Egy „Alice”, egy apró robot, amelynek mérete két centiméter (kevesebb, mint egy hüvelyk), két fényreceptor segítségével egy fénynyomot követve . Hitel: Simon Garnier, et al
A tanulmány tíz apró, Alices nevű robotjának feladata az volt, hogy a méretük körülbelül 60-70-szeresére nagyjából labirintusszerű környezetben navigáljon, a fészek bejáratát jelző kiindulási ponttól az élelmiszer-forrást jelző végpontig. Két antennát utánozó fényreceptor fénysugarakat észlel. Ahogy a robotok átmentek a labirintusban, a kutatók csavarkulcsot vezettek be a kisgépek terveibe - útjuk véletlenszerű pontjain a robotokat elindították, hogy forduljanak; ez egy olyan mechanizmus, amelynek célja a hangyák kanyargós járásainak utánozása, miközben az utakon kúsznak. . Ezek a véletlenszerű fordulások legfeljebb 30 fokos szögben forognak, mivel a valódi hangyák nem elég hatékonyak az U-fordulók fizikai elkészítéséhez .
Az alábbi gyorsított videóban a kutatók kipróbálták az Alices navigációs képességeit egy összetett hálózatban, és arra kötelezték őket, hogy a „fészek” (jobb oldalon) és az „élelmiszer-forrás” (bal) közötti legrövidebb utat választják meg. A labirintusba vetített változó fénynyaláb megváltoztatta a robotok mozgását a hálózaton belül, miközben fotoreceptoruk beindult.
A kutatók megállapították, hogy a labirintus geometria ismerete nélkül a robot hangyák pontosan úgy viselkedtek, mint a valódi hangyák: kis véletlenszerű fordulatokat tettek, de ugyanabba az általános irányba mozogtak. Amikor egy villát értek az úton, ez arra késztette a robotokat, hogy válasszák az utat, amely a legkevésbé tér el az eredeti pályájuktól , bár nem voltak felszerelve semmilyen szög mérésére. Amikor könnyű nyomvonalat észleltek, megfordultak, hogy ezt az utat kövessék.
A kutatók szerint ez azt jelenti, hogy az argentin hangyáknak nem kell komplex kognitív folyamatokat alkalmazniuk a különféle ösvények geometriájának kiszámításához. De ha a villát az úthoz vezet, amely a legrövidebb úthoz vezet az ételhez, akkor az egész kolónia jelentősen növeli a takarmányozási sikert. Tehát a feromonok intuitív térinformációval történő felhasználása az élelmiszerek tartózkodási helyéről a hangyákat a megfelelő úton tartja; amint egyre több hangya követi az étel útját, a feromonok koncentrálódnak az út mentén, ez tovább segíti a még meg nem utazó hangyák vezetését. Valójában, a navigációs módszer a megfelelő villa kiválasztásához az útban megháromszorozza azt a hangya mennyiségét, amelyet a hangyák a fészekbe hoznak, mintha csak feromonokra támaszkodnának - mondja Simon Garnier, az NJIT biológiai professzora vezető szerző.
"Ha csak a feromonok vannak, és nincs ez a trükk, kevésbé hatékony, mert valószínűbb, hogy a hangyákat hurkokba csapdába csapják be" - mondja Garnier, aki az intézet Swarm Lab-ot vezet, amely a rovarcsoportot vizsgálja. viselkedés. "Tehát megerősítik az utat a hurok körül, és csak beragadnak ebbe a hurokba, és örökre fordulnak és fordulnak."
Ez a navigáció segíthet a hangyák vezetésében olyan földalatti utakon is, amelyek fészkeik különféle részeit összekötik. Ezeknek a természetes navigációs eszközöknek a megismétlése lehetővé teszi a kutatók számára, hogy jobban megértsék az állatok kollektív viselkedésének belső működését.
