(SUKON/iStock) Ameisen neigen nicht dazu, in Staus zu geraten.
Während sie ihrer fleißigen Tätigkeit nachgehen, stoßen sie vielleicht kurzzeitig mit den Köpfen (oder Antennen) an, aber Ameisen beherrschen irgendwie die Kunst, die Dinge in Bewegung zu halten. Sie sind Genies des Flows.
Ein weiteres auffälliges Merkmal von Ameisen ist, dass einige von ihnen einfach herumsitzen und nichts tun. Dies wurde auch bei anderen sozialen Insekten, beispielsweise Bienen, beobachtet. Wenn Ameisen ein Nest bauen, sitzen einige von ihnen einfach träge, faul und scheinbar nutzlos da.
Jetzt eine Studie von Georgia Tech, veröffentlicht am Donnerstag in der Zeitschrift Wissenschaft , kombiniert diese Beobachtungen, um eine Lektion zu liefern, die Auswirkungen darauf haben könnte, wie die Roboter der Zukunft für die Katastrophenhilfe eingesetzt werden könnten.
Die Forscher fanden heraus, dass Ameisen erfolgreicher sind, wenn sie selektiv fleißig sind. Sie nutzen Müßiggang zu ihrem Vorteil. Aufhören hat seine Vorzüge.
Die Forscher untersuchten Gruppen von 30 farbcodierten Ameisen, die in einem Labor Tunnel in Behältern mit Glaswänden gruben. Etwa 30 Prozent der Ameisen erledigten 70 Prozent der Arbeit.
Einige Ameisen taten sehr wenig oder gar nichts. Als die Forscher die fleißigsten Ameisen entfernten, verstärkten einige der zuvor weniger aktiven Ameisen ihre Arbeit und begannen härter zu arbeiten. Es scheint, dass Fleiß keine individuelle Eigenschaft, sondern eine definierte Rolle ist. Es ist wie eine Berufsbezeichnung: Schwerlastheber.
Beim Ausheben eines Tunnels während der Hektik des Nestbaus kann es an der Tunnelwand – dem tiefen Ende des Tunnels – zu Engpässen kommen.
Das kann zu Staus führen. Die Forscher stellten fest, dass einige Ameisen sich umdrehen und den Tunnel verlassen, ohne irgendeine Arbeit zu verrichten. Diese Umkehrungen begrenzen die Möglichkeit einer Verstopfung der Arbeiten.
Das Team erstellte Computermodelle mit simulierten Ameisen und stellte fest, dass dieses System des selektiven Nichtstuns es den Ameisen ermöglicht, schneller tief zu graben. Ihre Methode verringert das Risiko von Verstopfungen.
Tatsächlich haben die Ameisen das ewige Problem gelöst, dass zu viele Köche in der Küche sind.
„Was die Ameisen entdeckt haben, kommt dem besten Weg, es zu bewerkstelligen, ziemlich nahe.“ „Man braucht die Müßiggangsverteilung und das angemessene Maß an Aufgeben“, sagte Daniel Goldman, ein Physiker der Georgia Tech, der das Labor leitet und der leitende Autor der neuen Studie ist.
„Es ist ein schönes Beispiel dafür, dass man mehr bekommt, wenn man weniger tut.“ Und vielleicht das Beste“, sagte Ofer Feinerman, ein Physiker, der Ameisen am Weizmann Institute of Science in Israel untersucht und nicht an der neuen Forschung beteiligt war.
„Es scheint, dass die Ameisen das Beste tun, was sie hätten tun können.“
Das Georgia Tech-Team baute Roboter, um das Verhalten der Ameise zu simulieren, konnte es aber nicht ganz nachahmen, offenbar weil ein Roboter klobiger ist als eine segmentierte, geschmeidige Ameise.
Aber die Roboterarbeit bestätigte die Grundidee, dass einfache Regeln, wie zum Beispiel das Wissen, wann man aufhört und die Arbeit anderen Menschen überlässt, dem Gesamtprojekt zugute kommen können.
Eine solche Untersuchung könnte zu verbesserten Designs für Roboterschwärme führen. Beispielsweise müssen möglicherweise mehrere autonome Roboter in durch Erdbeben zerstörte Gebäude eindringen, um nach Überlebenden zu suchen.
Solche Bemühungen „könnten von einfachen Strategien profitieren, die Arbeitsungleichheit beinhalten“, heißt es in dem neuen Papier.
„Wenn Sie möchten, dass ein System von Baggern in einem begrenzten Bereich gräbt, möchten Sie nicht alle in denselben Tunnel werfen.“ Sie möchten, dass sie selektiv teilnehmen und nicht auf der Grundlage dieser von der Physik inspirierten Regeln teilnehmen“, sagte er Nick Gravish , Professor an der University of California in San Diego, der Ameisenbiomechanik studiert.
Gravish erlangte seinen Doktortitel bei Goldman an der Georgia Tech, war aber nicht an der aktuellen Studie beteiligt.
Das Prinzip des selektiven Nichtstuns könnte menschlichen Teams dabei helfen, gemeinsam an einem Dokument oder einem Stück Computercode zu arbeiten, sagte Simon Garnier, Professor am New Jersey Institute of Technology, der kollektives Verhalten in allen Bereichen untersucht, von Schleimpilzen über Fische bis hin zu Säugetieren.
„Solange alle Agenten im System ein gemeinsames kollektives Ziel haben, könnte dieses Prinzip ihnen helfen, dieses schneller zu erreichen, indem Konflikte beim Zugriff auf eine gemeinsame Ressource reduziert werden“, sagte Garnier.
Feuerameisen sind eine invasive Art, die im tiefen Süden weit verbreitet ist. Sie kamen erstmals vor weniger als einem Jahrhundert aus den Feuchtgebieten Südamerikas in die Vereinigten Staaten.
Sie leben oft in tief gelegenen, überschwemmungsgefährdeten Gebieten. Eine Feuerameisenkolonie funktioniert wie ein Superorganismus.
Während einer Überschwemmung, Die gesamte Kolonie bildet ein Floß , mit der geschützten Königin in der Mitte. Dies geschah insbesondere im letzten Jahr, als Hurrikan Harvey überschwemmte die Küste im Südosten von Texas .
Die Kolonie schwimmt auf der Oberfläche des Hochwassers. Wenn das Ameisenfloß schließlich irgendwo angespült wird, bauen die Ameisen schnell ein Nest. Die Arbeiterinnen (alle weiblich) können die Königin nicht bloßstellen.
Ganz gleich, in welcher Art von Boden die Ameisen graben, sie bauen ihre Tunnel mit einem Durchmesser, der ungefähr der Länge einer Ameise entspricht.
Das bedeutet, dass ihre Beine und Fühler immer in Reichweite der Tunnelwand sind, was den Ameisen in Momenten des Ausrutschens hilft. Sie können ihre Fühler wie Hilfsglieder benutzen.
Feinerman sagte, Forscher hätten festgestellt, dass Ameisen empfindlich auf Erfolg und Misserfolg reagieren. Wenn eine einzelne Ameise versucht, etwas zu tun, zum Beispiel Nahrung zu beschaffen oder einen Tunnel zu graben, und Erfolg hat, tut sie dies weiterhin mit außerordentlicher Kraft und Ausdauer.
Aber wenn sie scheitert, beispielsweise wenn sie beim Versuch, in einen Tunnel einzudringen, behindert wird, gibt sie auf und wird träge. Er sagte, die neue Forschung lege nahe, dass relativ einfache Regeln dieses Verhalten bestimmen.
„Es gibt eine positive Rückkopplung zwischen dem Erfolg einer Ameise und ihrer Tendenz, die Aufgabe zu wiederholen“, sagte er.
Gravish, der von Insekten inspirierte Roboter baut, sagte über Ameisen: „Sie sind weitaus komplizierter als Roboter.“ „Ich wünschte, wir könnten der Komplexität von Ameisen auch nur annähernd nahe kommen.“
2018 © Die Washington Post
Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht von Die Washington Post .