For å optimalisere leveringsdronene, kan Amazon kanskje hente inspirasjon fra selve Amazonas.
Relatert innhold
- Disse uvanlige amerikanske maurene blir aldri gamle
- Hvem trenger en sjåfør? Disse marinebåtene er programmert til å sverme som bier
- Scott Solomon er "The Ant Hunter"
Hærmyrer i Mellom- og Sør-Amerika søker aggressivt den korteste stien over skogbunnen for å hente hjem nok mat og sikre fremtiden for deres koloni. Dette fokuset på effektivitet førte til at insektene utviklet et smart triks: De knytter kroppene sammen for å fylle jettegryter og bygge levende broer.
Når flere maur blir med, skifter broene stedene for å spenne over større og større gap, noe som forkorter banen maur må ta når de fører mat tilbake til reiret. Men fordi hver murstein i broen også er en tapt forager, når maurene et punkt der en litt bedre snarvei bare ikke er verdt prisen, ifølge ny analyse av dette insektbyggarbeidet.
"Samlet sett oppnås den fordelingen mellom kostnad og nytte, men uten at maur virkelig vet det, " sier studieleder Chris Reid ved University of Sydney.
Reids studie, som vises denne uken i PNAS, er det nærmeste blikket ennå på de arkitektoniske algoritmer hærmyrene bruker når de bygger broer. Å forstå disse reglene kan hjelpe forskere med å designe smartere robot-svermer, for eksempel ved å programmere selvmonterende materialer for å lage dynamiske strukturer så store som redningsflåter eller så små som kirurgiske stenter.
For å se forsøkspersonene sine i naturen, ledet Reids team inn i jungelen på Panamas Barro Colorado Island. Hærmyrer fra slekten Eciton, selv om glupsk små mordere er forsvarlig når det gjelder bærekraftig jakt. Etter en hard dag med å plyndre larver fra koloniene til andre maur og veps, plukker de opp og marsjerer til nytt territorium noen hundre meter unna.
"Du kommer tilbake dagen etter dit du tidligere hadde funnet disse maurene, og de ville blitt borte, " sier Reid. Den eneste måten å finne dem pålitelig igjen på, var å ta tak i pågangen, noe som betydde å gå inn i jungelen om natten.
"Så det var alltid en ganske morsom opplevelse - tarantler overalt, rykter om jaguarer som forfølger øya, og alle slags ting som det, " sier han.
Etter å ha merket maurens nye jaktterreng, ville forskerne dra tilbake til leiren og komme tilbake neste dag for å finne trange søyler av raiders som strømmer langs improviserte veibaner mellom det midlertidige hærmyret og reirene til deres ofre.
Myrene navigerer ved å bruke feromoner, slik at teamet kunne ta markerte pinner fra banen for å bruke som veiskilt og dirigere trafikk inn i eksperimentet sitt. På skogbunnen la de ned hvite brett med en kjeltring i stien formet som en åpen trekant.
I Panama registrerte forskere hærmyrer som lager levende broer for å ta den mest effektive ruten langs skogbunnen. (Christopher R. Reid, Matthew J. Lutz, Simon Garnier og New Jersey Institute of Technology)Da teamet til Reid spilte inn handlingen, så de maurens problemløsning i sanntid. Først snubler en eneste maur seg over det en kroppslengde spalte like under kjeltringen og stikker på plass. Så legger en annen maur, som går over henne, ned feromoner på den forkortede stien.
Snart fryser maur som bruker snarveien på plass for å bli en del av broen, siden hyppig kontakt med andre maur gjør dem mer sannsynlig å låse seg fast. Når broen tykner, foretrekker reisende maur å gå lenger fra kjeltringen, fordi den stien er litt kortere.
Økt trafikk i den foretrukne kanten gjør at den siden av broen vokser når nye arbeidere blir med i arkitekturen. Samtidig blir arbeidere i den upopulære kanten sjelden rørt og begynner å forlate. Med tiden begynner hele broen å vandre bort fra kjeltringen.
Men hver gang de registrerte maurene, så Reids team at brostoppet skiftet på et tidspunkt midt i gapet.
"Hvorfor slutter de da?" Sier han. "Du kan forestille deg at prosessen ville fortsette helt ned til de har denne fine, rette løypa som går over alle hullene i miljøet."
Zoome ut til koloninivå gir strategien god finanspolitisk mening, mener teamet. En bro kan spare tid, men hver arbeider som blir fanget opp i en er også en arbeider som ikke frakter mat tilbake til reiret. Når for mange arbeidere er på vei, er det å slite med dyrebare ressurser å forbedre brua ytterligere.
"Jeg hadde bare forventet at de skulle lage broen som gjør kortest mulig sti, " sier Georgia Techs David Hu, som tidligere har forsket på de levende flåtene som brannmyrer bygger under flom. "Hvordan vet de at dette er den beste broen for dem?"
Selv om det fremdeles er uklart, er Reids favoriserte forklaring at broen slutter å skifte når trafikknedgangen blir merkbar for beboelsesstrukturen. Når den lengre broa suger flere maur utenfor veien, blir berøringen som får en maur til å donere kroppen sin til broen, mindre vanlig.
Mens Hu synes denne forklaringen er for grov til å vurdere mysteriet som er løst, understreker han at dette “vakre eksperimentet” er et første skritt i å forstå denne typen problemløsende atferd og til slutt bruke den på svermende roboter.
"Vi har ingenting bygget av robotikk som har denne kombinasjonen av å bevege seg veldig raskt og også bli byggemateriale, " sier han. "De går mellom gangstaten og brobyggingsstaten så raskt at denne tingen ser ut til å bare forandre seg."
I fremtiden planlegger Reids gruppe å samarbeide med Harvard datamaskinforsker Radhika Nagpal, som mener den typen tenkning, beregning av arkitektur som hærmyrer er i stand til, ville være nyttig for små, utbrukbare roboter i farlige redningsaksjoner. "De kunne selvmontere seg i større strukturer - broer, tårn, trekkjett, flåter, " sier hun.
Utover slike tekniske anvendelser demonstrerer maurene selv kraften til en lederløs, men godt programmert sverm.
"De er en superorganisme helt sikkert, " sier Nagpal. "Jeg ser ikke hvordan man kan gå galt med å bli helt fascinert av hvordan en gruppe som kan gjøre så mye så raskt og uten politikk, og uten hierarkier av ledere og administrerende direktører."
