Aby zoptymalizować swoje drony dostarczające, być może Amazon mógłby czerpać inspirację z samej Amazon.
powiązana zawartość
- Te niezwykłe amerykańskie mrówki nigdy się nie zestarzeją
- Kto potrzebuje kierowcy? Te granatowe łodzie są zaprogramowane na rój jak pszczoły
- Scott Solomon jest „Łowcą mrówek”
Mrówki armiczne w Ameryce Środkowej i Południowej agresywnie poszukują najkrótszej ścieżki nad dnem lasu, aby przynieść wystarczającą ilość jedzenia i zapewnić przyszłość swojej kolonii. Koncentracja na wydajności doprowadziła owady do opracowania sprytnej sztuczki: łączą ciała ze sobą, wypełniając dziury i budując żywe mosty.
W miarę jak przyłącza się więcej mrówek, mosty zmieniają lokalizacje, aby rozciągać się na coraz większe szczeliny, skracając ścieżkę, którą mrówki muszą podążać, przenosząc pokarm z powrotem do gniazda. Ponieważ jednak każda cegła na moście jest również zagubionym zbieraczem, mrówki osiągają punkt, w którym nieco lepszy skrót po prostu nie jest wart kosztów, zgodnie z nową analizą tej budowy owadów.
„Ogólnie rzecz biorąc, osiągnięto kompromis między kosztami i korzyściami, ale bez mrówek tak naprawdę wiedzących”, mówi lider badań Chris Reid z University of Sydney.
Badanie Reida, które pojawiło się w tym tygodniu w PNAS, jest najbliższym jak dotąd spojrzeniem na algorytmy architektoniczne stosowane przez mrówki armii podczas budowy mostów. Zrozumienie tych zasad może pomóc naukowcom w projektowaniu inteligentniejszych robotycznych rojów, na przykład poprzez programowanie samoorganizujących się materiałów w celu stworzenia dynamicznych struktur tak dużych jak tratwy ratunkowe lub tak małych jak stenty chirurgiczne.
Aby zobaczyć swoich poddanych mrówkujących na wolności, zespół Reida udał się do dżungli na wyspie Barro Colorado w Panamie. Mrówki z rodzaju Eciton, choć żarłoczni mordercy, są ostrożni, jeśli chodzi o zrównoważone polowanie. Po ciężkim dniu plądrowania larw z kolonii innych mrówek i os, zbierają się i maszerują na nowe terytorium kilkaset metrów dalej.
„Następnego dnia wracasz do miejsca, gdzie wcześniej znalazłeś te mrówki, a one zniknęłyby” - mówi Reid. Jedynym sposobem na ich niezawodne odnalezienie było złapanie trwającego ruchu, co oznaczało pójście w nocy do dżungli.
„Tak więc zawsze było to bardzo zabawne doświadczenie - wszędzie ptaszniki, plotki o jaguarach prześladujących wyspę i inne tego typu rzeczy” - mówi.
Po zaznaczeniu nowych łowisk mrówek badacze wrócili do obozu i wrócili następnego dnia, by znaleźć ciasne kolumny najeźdźców płynące wzdłuż improwizowanych dróg między tymczasowym gniazdem mrówek armii a gniazdami ich ofiar.
Mrówki nawigują za pomocą feromonów, aby zespół mógł zabrać ze ścieżki oznaczone drążki, aby wykorzystać je jako znaki drogowe i skierować ruch na eksperyment. Na dnie lasu położyli białe deski z oszustem na ścieżce w kształcie otwartego trójkąta.
W Panamie naukowcy zarejestrowali mrówki wojskowe wytwarzające żywe mosty, aby wybrać najbardziej wydajną trasę wzdłuż dna lasu. (Christopher R. Reid, Matthew J. Lutz, Simon Garnier i New Jersey Institute of Technology)Gdy zespół Reida zarejestrował akcję, zobaczył, jak mrówki rozwiązują problemy w czasie rzeczywistym. Najpierw samotna mrówka potyka się o szczelinę długości jednego ciała tuż pod oszustem i wtyka w miejsce. Potem inna mrówka, idąc nad nią, kładzie feromony na skróconej ścieżce.
Wkrótce mrówki używające skrótu zamarzają w miejscu, aby stać się częścią mostu, ponieważ częsty kontakt z innymi mrówkami zwiększa prawdopodobieństwo, że się zablokują. Gdy most gęstnieje, podróżujące mrówki wolą iść dalej od oszusta, ponieważ ta ścieżka jest nieco krótszy.
Zwiększony ruch na uprzywilejowanej krawędzi sprawia, że ta strona mostu rośnie, gdy nowi pracownicy dołączają do architektury. Jednocześnie pracownicy o niepopularnym statusie rzadko są dotykani i zaczynają odchodzić. Z czasem cały most zaczyna migrować z dala od oszusta.
Ale za każdym razem, gdy rejestrowali mrówki, zespół Reida widział, jak most przestaje się przesuwać w pewnym momencie na środku luki.
„Dlaczego więc przestają?” - mówi. „Można by sobie wyobrazić, że proces ten będzie trwał do samego końca, dopóki nie znajdą się na tej prostej ścieżce, która przechodzi przez wszystkie luki w ich otoczeniu”.
Zespół uważa, że pomniejszając poziom kolonii, strategia ma sens fiskalny. Most może zaoszczędzić czas, ale każdy robotnik złapany w jednym jest również pracownikiem, który nie przenosi jedzenia z powrotem do gniazda. Gdy zbyt wielu pracowników zjeżdża z drogi, dalsze ulepszanie mostu jest marnowaniem cennych zasobów.
„Spodziewałbym się, że zrobią most, który będzie najkrótszą możliwą drogą” - mówi David Hu z Georgia Tech, który wcześniej badał żywe tratwy budowane przez mrówki ogniowe podczas powodzi. „Skąd wiedzą, że to najlepszy most dla nich?”
Choć wciąż jest niejasne, ulubionym wyjaśnieniem Reida jest to, że most przestaje się przesuwać, gdy spadek ruchu staje się zauważalny dla żywej struktury. Gdy dłuższy most wysysa więcej mrówek z drogi, dotknięcia, które skłaniają mrówkę do oddania swojego ciała mostowi, stają się coraz rzadsze.
Chociaż Hu uważa, że to wyjaśnienie jest zbyt surowe, aby uznać tajemnicę za rozwiązaną, podkreśla, że ten „piękny eksperyment” jest pierwszym krokiem do zrozumienia tego rodzaju rozwiązywania problemów i ostatecznie zastosowania go do rojących się robotów.
„Nie zbudowaliśmy nic z robotyki, która łączyłaby bardzo szybkie poruszanie się i stawanie się materiałem budowlanym” - mówi. „Szybko przechodzą między stanem kroczącym a stanem budowy mostu, więc wydaje się, że to coś się zmienia”.
W przyszłości grupa Reida planuje współpracować z informatyką z Harvardu, Radhiką Nagpal, która uważa, że takie myślenie, obliczanie architektury, do której zdolne są mrówki wojskowe, byłoby przydatne dla małych, zbędnych robotów w niebezpiecznych operacjach ratowniczych. „Mogliby się samodzielnie montować w większe konstrukcje - mosty, wieże, ciągnące łańcuchy, tratwy” - mówi.
Oprócz takich technicznych zastosowań, same mrówki wykazują moc bez przywódczego, ale dobrze zaprogramowanego roju.
„Z pewnością są superorganizmami” - mówi Nagpal. „Nie rozumiem, jak można się pomylić, będąc całkowicie zafascynowanym tym, że tak duża grupa może tak szybko zrobić tyle, bez polityki i bez hierarchii menedżerów i dyrektorów generalnych.”
