Oma kohaletoimetamise droonide optimeerimiseks võiks Amazon ehk inspiratsiooni ammutada tegelikust Amazonist.
Seotud sisu
- Need ebaharilikud Ameerika sipelgad ei vanane kunagi
- Kes vajab juhti? Need mereväe paadid on programmeeritud sülem nagu mesilased
- Scott Solomon on "Sipelgakütt"
Kesk- ja Lõuna-Ameerikas asuvad armee sipelgad otsivad agressiivselt lühimat teed üle metsaaluse, et tuua koju piisavalt toitu ja tagada oma koloonia tulevik. Tõhususele keskendumine pani putukad välja mõtlema triki: nad ühendavad oma keha omavahel, et täita lohud ja ehitada elavaid sildu.
Mida rohkem sipelgaid liitub, nihutavad sillad asukohti suuremate ja suuremate tühimike katmiseks, lühendades sipelgate teekonda, kui toitu pesasse viia. Kuid kuna iga silla tellis on ka kadunud söödakäik, jõuavad sipelgad selle putukate ehitustööde uue analüüsi kohaselt punkti, kus pisut parem otsetee pole lihtsalt kulusid väärt.
"Üldiselt jõutakse selle kulude ja tulude kompromissini, kuid ilma, et sipelgad päriselt teaksid, " ütleb Sydney ülikooli uuringujuht Chris Reid.
Sel nädalal PNAS- is ilmunud Reidi uuring on lähim pilk arhitektuurialgoritmidele, mida armee sipelgad sildade ehitamisel kasutavad. Nende reeglite mõistmine võiks aidata teadlastel nutikamaid robotülemaid kujundada, näiteks programmeerides isekomplektseid materjale, et luua nii dünaamilisi struktuure kui päästeparved või nii väikesed kui kirurgilisi stente.
Et näha oma katsealuseid vabas looduses, suundus Reidi meeskond Panama Barro Colorado saare džunglitesse. Armee sipelgad perekonnast Eciton, ehkki pöörased väikesed mõrtsukad, on säästva jahi pidamise osas mõistlikud. Pärast rasket päeva, rüüstates vastsed teiste sipelgate ja herilaste kolooniatest, korjavad nad nad üles ja marsivad uuele territooriumile mõnesaja jala kaugusel.
“Tuled järgmisel päeval tagasi sinna, kus olid need sipelgad varem leidnud, ja nad olid kadunud, ” räägib Reid. Ainus viis neid uuesti usaldusväärselt leida oli poolelioleva käigu püüdmine, mis tähendas öösel džunglisse minemist.
"Nii et see oli alati päris lõbus kogemus - kõikjal olid tarantuulid, kuulujutud saart jälitavad jaaguarid ja igasugused sellised asjad, " ütleb ta.
Pärast sipelgate uute jahipiirkondade märgistamist suundusid teadlased tagasi laagrisse ja naasevad järgmisel päeval tagasi tihedate raiderite sammaste juurde, mis voogavad mööda ekspromptunud maanteid ajutise armee sipelgapesa ja nende ohvrite pesade vahel.
Sipelgad navigeerivad feromoonide abil, nii et meeskond võis teelt võtta märgistatud pulgad, mida kasutada liiklusmärkidena, ja suunata liiklus oma katsesse. Metsapõrandal lasid nad lahtise kolmnurgakujuliseks kujundatud rajale valgeid tahvleid, mille küljes oli kelm.
Panamas salvestasid teadlased armee sipelgad, kes meisterdasid elavaid sildu, et saada kõige tõhusam marsruut mööda metsaalust. (Christopher R. Reid, Matthew J. Lutz, Simon Garnier ja New Jersey tehnoloogiainstituut)Kui Reidi meeskond toimingu salvestas, nägid nad sipelgate reaalajas probleemide lahendamist. Kõigepealt komistab üks sipelgas üle ühe keha pikkuse lõhe otse kelmuse alla ja jääb oma kohale. Siis teine temast üle kõndiv sipelk paneb lühendatud teele feromoonid maha.
Varsti külmuvad sipelgad, kes kasutavad otsetee asemel silla osaks, kuna sagedane kokkupuude teiste sipelgatega paneb nad suurema tõenäosusega lukku minema. Kuna sild pakseneb, eelistavad rändsipelgad kõndida haardest kaugemal, kuna see tee on pisut lühem.
Suurenenud liiklus soositud servas paneb silla selle külje kasvama, kui uued töötajad arhitektuuriga ühinevad. Samal ajal puudutatakse ebapopulaarse serva töötajaid harva ja nad hakkavad lahkuma. Aja jooksul hakkab kogu sild kelmist eemale rändama.
Kuid iga kord, kui nad sipelgaid lindistasid, nägi Reidi meeskond, et sild peatub mingil hetkel keset tühimikku.
“Miks nad siis peatuvad?” Ütleb ta. "Võite arvata, et protsess jätkub lõpuni, kuni neil on see kena sirge rada, mis ületab kõik nende keskkonna lüngad."
Meeskond arvab, et strateegia koloonia tasemele suumimisel on eelarvel mõistlik. Sild võib küll aega kokku hoida, kuid iga töötaja, kes selle järele on sattunud, ei vii toitu pesasse. Kui liiga palju töötajaid on teelt väljas, on silla täiendav parandamine väärtuslike ressursside raiskamine.
"Ma oleksin just oodanud, et nad teeksid silla, mis viib võimalikult lühikese tee, " ütleb Georgia Techi esindaja David Hu, kes on varem uurinud elavaid parve, mida tule sipelgad ehitavad üleujutuste ajal. "Kuidas nad teavad, et see on nende jaoks parim sild?"
Kuigi see on endiselt ebaselge, on Reidi soositud seletus see, et sild peatub, kui liikluse vähenemine muutub elavale ehitisele märgatavaks. Kuna pikem sild imeb teelt eemale rohkem sipelgaid, muutuvad puudutused, mis panevad sipelga annetama oma keha sillale annetama.
Ehkki Hu leiab, et see seletus on mõistatuse lahendamiseks liiga umbkaudne, rõhutab ta, et see “ilus eksperiment” on esimene samm taolise probleemilahenduskäitumise mõistmiseks ja lõpuks selle rakendamiseks sülemlevate robotite jaoks.
"Meil pole robootikast midagi sellist ehitatud, millel oleks selline kombinatsioon, et liigume väga kiiresti ja muutume ka ehitusmaterjaliks, " ütleb ta. "Nad liiguvad kõndimisseisundi ja sillaehituse oleku vahel nii kiiresti, et see asi näib olevat lihtsalt morf."
Tulevikus plaanib Reidi grupp teha koostööd Harvardi arvutiteadlase Radhika Nagpaliga, kelle arvates oleks väikestest, kulukate robotite jaoks ohtlikes päästeoperatsioonides kasulik selline mõtlemine, arhiivi sipelgate jaoks võimelise arhitektuuri arvutamine. "Nad võiksid ise suuremateks konstruktsioonideks kokku monteerida - sillad, tornid, tõmbamisketid, sarikad, " räägib naine.
Lisaks sellistele tehnilistele rakendustele näitavad sipelgad ise juhita, kuid hästi programmeeritud sülemite jõudu.
"Nad on kindlasti superorganismid, " ütleb Nagpal. "Ma ei näe, kuidas võib valesti minna, kui ma olen täiesti vaimustatud sellest, kuidas nii suur grupp saab nii palju ära teha nii kiiresti ja ilma poliitikata ning ilma juhtide ja tegevjuhtide hierarhiateta."
