Мосты перестают двигаться, когда становятся настолько длинными, что растущие затраты, связанные с запиранием рабочих в строении, перевешивают выгоду, которую колония получает от дальнейшего сокращения их пути. Мосты разбирают, когда муравьи в конструкции ощущают, что движение по ним замедляется ниже критического порога.
Со-ведущий автор доктор Кристофер Рид, научный сотрудник лаборатории поведения и экологии насекомых Сиднейского университета и ранее сотрудничал с Технологическим институтом Нью-Джерси, сказал, что результаты могут быть применены для разработки роя робототехники для разведочных и спасательных операций. Анализируя, как муравьи оптимизируют полезность, исследователи могут создать простые алгоритмы управления, которые позволят стаи роботов вести себя аналогично колонии муравьев.
Документ «Армейские муравьи динамически регулируют живые мосты в ответ на компромисс между затратами и выгодами» публикуется в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Команда исследователей из Института орнитологии Макса Планка (Констанц, Германия), Университета Констанца и Технологического института Нью-Джерси США, Принстонского университета и Университета Джорджа Вашингтона обнаружила, что мосты можно собирать и разбирать за секунды.
Они также могут менять свое положение в ответ на непосредственное окружение.
Было обнаружено, что динамический характер мостов способствует перемещению колонии на максимальной скорости по неизвестным и потенциально опасным местностям.
До исследования предполагалось, что после постройки мосты представляли собой относительно статичные конструкции.
«Действительно, после начала на пересечении веток или лиан, по которым путешествовали муравьи, мосты медленно отодвигаются от своей начальной точки, создавая короткие пути и постепенно удлиняясь за счет добавления новых рабочих, прежде чем останавливаться, подвешиваясь в воздухе», – сказал доктор Рид.
"Во многих случаях муравьи могли бы сократить путь лучше, но вместо этого они прекратили передвигать мосты, не достигнув кратчайшего возможного маршрута."
Исследователи обнаружили, что, хотя муравьи извлекают выгоду из более коротких расстояний из-за своих мостов, они также несут затраты на изоляцию рабочих, которые могут использоваться для других важных задач.
При строительстве мостов армейские муравьи должны были найти компромисс между затратами и выгодами.
Доктор Рид сказал, что результаты имеют значение для других самосборных систем, таких как реконфигурируемые материалы и автономные рои роботов. «Искусственные системы, состоящие из независимых роботов, работающих по тем же принципам, что и армейские муравьи, могут строить крупномасштабные конструкции по мере необходимости», – сказал доктор Рид.
«Такие рои могут выполнять замечательные задачи, такие как создание мостов для навигации по сложной местности, заглушек для ремонта структурных разрывов или опор для стабилизации разрушающейся конструкции.
«Эти системы также могут позволить роботам работать в сложных непредсказуемых условиях, например, в районах стихийных бедствий, где присутствие человека опасно или проблематично."