Pro optimalizaci svých doručovacích robotů by se mohl Amazon inspirovat skutečným Amazonem.
Související obsah
- Tyto neobvyklé americké mravence nikdy nezestárnou
- Kdo potřebuje řidiče? Tyto lodě Navy jsou naprogramovány tak, aby rojily jako včely
- Scott Solomon je "The Ant Hunter"
Armádní mravenci ve Střední a Jižní Americe agresivně hledají nejkratší cestu přes lesní dno, aby přivezli dostatek jídla a zajistili budoucnost své kolonie. Toto zaměření na účinnost vedlo hmyz k vývoji chytrého triku: Spojují svá těla, aby vyplnili výmoly a stavěli živé mosty.
Když se připojí více mravenců, přemísťují mosty místa, aby překlenula větší a větší mezery, čímž se zkrátí cesty, které mravenci musí vzít, když přenášejí jídlo zpět do hnízda. Ale protože každá cihla v mostě je také ztracenou forager, mravenci dosáhnou bodu, kde o něco lepší zkratka prostě nestojí za cenu, podle nové analýzy tohoto hmyzu stavební práce.
"Celkově je tohoto kompromisu mezi náklady a přínosy dosaženo, ale aniž by to věděli mravenci, " říká vedoucí studie Chris Reid z University of Sydney.
Reidova studie, objevující se tento týden v PNAS, je nejblíže pohledem na architektonické algoritmy, které používají mravenci, když staví mosty. Porozumění těmto pravidlům by mohlo vědcům pomoci navrhnout chytřejší robotické roje, například naprogramováním materiálů, které se samy sestavují, aby vytvořily dynamické struktury velké jako záchranné čluny nebo malé jako chirurgické stenty.
Aby viděli jejich podřízené mravence v divočině, Reidův tým zamířil do džungle Panamského ostrova Barro Colorado. Armádní mravenci z rodu Eciton, přestože jsou malí vražední malí vrahové, jsou opatrní, pokud jde o udržitelný lov. Po těžkém drancování larev z kolonií dalších mravenců a vos se zvednou a pochodují na nové území pár stovek stop.
"Vrátíte se příští den, kde jste dříve našli tyto mravence, a oni budou pryč, " říká Reid. Jediným způsobem, jak je spolehlivě znovu najít, bylo zachytit probíhající pohyb, což znamenalo v noci jít do džungle.
"To byl vždycky docela zábavný zážitek - tarantule všude, zvěsti o jaguánech, kteří pronásledují ostrov, a všelijaké podobné věci, " říká.
Po označení nových loveckých areálů mravenců se vědci vydali zpět do tábora a další den se vrátili, aby našli pevné sloupy lupičů proudících po improvizovaných silnicích mezi dočasným hnízdem mravenců a hnízdi jejich obětí.
Mravenci se pohybují pomocí feromonů, takže tým mohl vzít z cesty značené hole, které použil jako dopravní značky a přesměroval provoz do svého experimentu. Na lesním dně položili bílé tabule se zahnutou stezkou ve tvaru otevřeného trojúhelníku.
V Panamě vědci zaznamenali mravence, kteří vytvářeli živé mosty, aby se vydali nejefektivnější cestou podél lesního dna. (Christopher R. Reid, Matthew J. Lutz, Simon Garnier a New Jersey Institute of Technology)Když Reidův tým zaznamenal akci, viděli řešení mravenců v reálném čase. Nejprve jeden mravenec zakopne o cestu přes mezeru jednoho těla těsně pod ohýbačkou a drží se na místě. Pak další mravenec, který kráčel přes ni, položil feromony na zkrácenou cestu.
Brzy se mravenci pomocí zkratky zamrznou na místě, aby se stali součástí mostu, protože častý kontakt s jinými mravenci způsobuje, že se s větší pravděpodobností zamknou. Když most zhoustne, cestující mravenci raději chodí dále od ohýbačky, protože tato cesta je mírně kratší.
Zvýšený provoz na zvýhodněné hraně způsobuje, že tato strana mostu roste, jak se k architektuře připojují noví pracovníci. Zároveň se pracovníci na nepopulárním okraji jen zřídka dotknou a začnou odcházet. Postupem času se celý most začíná stěhovat pryč od zatáčky.
Ale pokaždé, když zaznamenali mravence, Reidův tým viděl, jak se most přestal pohybovat v určitém bodě uprostřed mezery.
"Proč se tedy zastaví?" Říká. "Představovali byste si, že by proces pokračoval celou cestu dolů, dokud nebudou mít tuto pěknou rovnou stopu, která prochází všemi mezerami v jejich prostředí."
Tím, že se strategie oddálí na úroveň kolonií, má dobrý fiskální smysl, myslí si tým. Most může ušetřit čas, ale každý pracovník chycený v jednom je také pracovník, který nepřenáší jídlo zpět do hnízda. Jakmile je příliš mnoho pracovníků mimo silnici, další vylepšování mostu je plýtvání drahými zdroji.
"Jen bych od nich očekával, že vytvoří most, který umožní nejkratší možnou cestu, " říká David Hu z Georgie Tech, který již dříve zkoumal živé vory, které při požárech vytvářejí ohniví mravenci. "Jak vědí, že je to pro ně nejlepší most?"
Přestože je to stále nejasné, Reidovo oblíbené vysvětlení je, že se most přestane posouvat, když se pokles dopravy stane patrným pro živou strukturu. Jak delší most nasává více mravenců ze silnice, dotyk, který pobídá mravence, aby daroval své tělo mostu, se stává méně obvyklým.
Zatímco si Hu myslí, že toto vysvětlení je příliš drsné na to, aby bylo možné zvážit záhadu vyřešenou, zdůrazňuje, že tento „krásný experiment“ je prvním krokem k pochopení tohoto druhu chování při řešení problémů a nakonec k jeho uplatnění u rojících robotů.
"Nemáme nic postaveno na robotice, která má tuto kombinaci pohybu opravdu rychle a také se stává stavebním materiálem, " říká. "Prochází mezi stavem chůze a stavbou mostu tak rychle, že se zdá, že se tato věc jen promění."
V budoucnu plánuje Reidova skupina spolupracovat s počítačovou vědkyní Harvard Radhikou Nagpal, která si myslí, že takové přemýšlení a výpočet architektury, kterou jsou schopní mravenci schopni, by byly užitečné pro malé, spotřebitelné roboty v nebezpečných záchranných operacích. "Mohly by se samy sestavit do větších struktur - mosty, věže, tahací řetězy, rafty, " říká.
Kromě těchto technických aplikací sami mravenci prokazují sílu bezhlavého, ale dobře naprogramovaného roje.
"Jsou to určitě superorganismy, " říká Nagpal. "Nevidím, jak se člověk může pokazit, když je úplně fascinován tím, jak skupina, která je velká, dokáže tak rychle a bez politiky a bez hierarchie manažerů a generálních ředitelů."
