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火蚁高效工作的秘密:让一部分蚂蚁干站着

2019-6-14 09:12| 发布者: | 查看: 16| 评论: 0

摘要: 为了理解火蚁有效工作而不出现堵塞的策略,研究人员研究了蚂蚁如何在模拟土壤的玻璃颗粒中挖掘隧道。图片来源:Rob Felt Georgia Tech  总有些坐享其成的人,当他们勤劳的同事把工作都干完的时候,他们只是闲坐着 ...


为了理解火蚁有效工作而不出现堵塞的策略,研究人员研究了蚂蚁如何在模拟土壤的玻璃颗粒中挖掘隧道。图片来源:Rob Felt Georgia Tech

  总有些坐享其成的人,当他们勤劳的同事把工作都干完的时候,他们只是闲坐着无所事事。但对社会的高效运转来说,这些人真的有存在的必要吗?或许还真有——至少火蚁(fire ant)在地下挖巢的时候的确如此。

  “火蚁在佐治亚州很常见,事实上,它们 30 年代从南美洲迁移至美国,在靠南三分之一的美国地区都很常见。”佐治亚理工学院(Georgia Tech)的物理学家丹尼尔·戈德曼(Daniel Goldman)如是说。

  火蚁是高度社会性的生物,戈德曼的团队想知道在没有核心领导者给出命令的时候,单个蚂蚁是如何知道自己该干什么的。

  为了找到答案,戈德曼的团队用颜料标记单个火蚁,并观察它们挖掘一次只能通过一只蚂蚁的狭窄隧道。最终发现,仅靠 30% 的蚂蚁就完成了 70% 的工作。“令我惊讶的是,我们最终发现任何时间段都只有这么少的蚂蚁真正在干活。”

  有四分之一的蚂蚁甚至从没进过隧道;还有一部分爬进去了,但一丁点儿土也没挖就离开了。这些闲逛和袖手旁观的行为,保证了拥挤的隧道没有出现“昆虫堵塞”,从而避免施工陷入停滞。

  当科学家把五只最勤劳的蚂蚁从群体中移走,其他蚂蚁立刻前赴后继补充进去,整体的工作效率没有丝毫的降低。只要存在分工以保持隧道畅通,一段时间内究竟是哪些蚂蚁工作或赋闲似乎并不重要。研究结果已发表在《科学》(Science)杂志上。

  戈德曼的团队也在计算机上模拟了蚂蚁筑巢,模拟中电子蚂蚁最高效的挖掘模式与真实蚂蚁相似。

  这一研究将会影响机器人设计和制造。想象一下,派一群机器人去瓦砾中搜寻灾难幸存者;或者是纳米机器人在我们的体内诊断疾病并提供针对性的治疗:这样一大群机器人需要避免堵在狭窄的空间中。也许有必要编写一个程序,让一部分机器人闲坐下来静静地看着同伴工作。

  翻译:路畅


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