Ученые раскрыли механизм, как насекомые это делают, и хотят использовать его в робототехнике
Инженеры из Университета Колорадо объяснили, как красные огненные муравьи строят из своих тел подобие спасательных шлюпок или целых плотов во время наводнений. Самое удивительное, что конструкция из тысяч насекомых подвижна: она сжимается, расширяется или отращивает щупальца, которыми пытается найти сушу.
Наблюдения выявили несколько закономерностей. Если муравьи двигались быстрее, конструкция становилась шире, появлялись выступы, которыми насекомые ощупывали территорию вокруг и, найдя сушу, использовали в качестве моста. По мнению ученых, это происходило спонтанно, без централизованного решения.
— Истоки такого поведения — в довольно простых правилах, — говорит глава исследования профессор кафедры машиностроения Франк Вернери. — Одинокие муравьи не так умны, как можно подумать, но вместе они становятся очень разумным сообществом.
Исследователи сначала поставили эксперимент на настоящих муравьях в ведре воды с пластиковой «соломинкой» посередине. Плот состоял из двух слоев — в нижнем муравьи крепко держались друг за друга, создавая основу, а в верхнем ходили по головам сородичей. Через несколько часов они менялись местами. Внешне это напомнило ученым принцип беговой дорожки.
Исследователи решили применить математические модели, чтобы выяснить, что заставляет «дорожку» постоянно двигаться. Они запрограммировали около двух тысяч круглых частиц, которые не принимали разумных решений, но следовали простым правилам. Например, эти «фальшивые муравьи» не хотели сталкиваться с соседями и попадать в воду.
Ученые обнаружили, что их смоделированные насекомые ведут себя идентично настоящим, образуя подвижный плот.
Частицам задали разную активность: при быстром беге образовывались длинные отростки, похожие на очередь к выходу. Когда модели сталкивались с водой на кончиках этих выступов, то начинали бежать обратно.
Команда инженеров собирается продолжать исследования, чтобы выяснить, что заставляет огненных муравьев на своих плотах двигаться быстрее или медленнее. По мнению авторов, их работа поможет в будущем программировать роботов для работы в «разумных роях» или создавать материалы, где молекулы передвигаются, чтобы чинить поврежденные места.
Материалы по теме:
