- Ang mga kolonya ng Aphaenogaster senilis ay gumagana bilang isang "likidong utak" na walang mga hierarchy.
- Dalawang pangunahing tungkulin, explorer at gatherers, ay inaayos ayon sa mga mapagkukunan.
- Ang isang neural na modelo batay sa mga contact at paggalaw ay nagpapaliwanag ng koordinasyon.
- Ang pagtuklas ay nagbibigay inspirasyon sa mga multi-agent na robotics at mga algorithm sa paghahanap.
Kung paano inorganisa ng libu-libong langgam ang kanilang mga sarili nang walang pinuno ay hindi na naging misteryo: napatunayan ng isang pangkat mula sa CEAB-CSIC na ang mga kolonya nito ay kumikilos tulad ng isang "likidong utak", kung saan Lumilitaw ang kolektibong katalinuhan mula sa pakikipag-ugnayan at paggalaw, nang walang sentral na mga order.
Ang pokus ng pag-aaral ay Aphaenogaster senilis, isang uri ng Mediterranean na hindi pangunahing umaasa sa mga pheromones para sa koordinasyon. Ang paraan ng pagkilos nito, na ginagabayan ng mga antennal contact at paggalaw, ay nagbibigay-daan sa amin na malinaw na obserbahan kung paano lumabas ang mga desisyon mula sa mga lokal na pakikipag-ugnayan. napakasimple.
Ano ang ibig sabihin ng likidong utak sa kolonya ng langgam?
Kapag inilarawan ng mga mananaliksik ang a "likidong utak" sumangguni sa isang distributed system kung saan Ang bawat indibidwal ay kumikilos na parang ito ay isang neuron: ito ay isinaaktibo, nagpapadala ng mga signal kapag hinahawakan ang iba, at nag-aambag sa isang network na muling kino-configure ang sarili nito sa real time habang nagbabago ang kapaligiran. Para mas malaliman kung paano mailalapat ang desentralisadong koordinasyon sa robotics, maaari kang kumunsulta Ang epekto ng ant intelligence sa robotics.
Upang ipakita ito, ang CEAB-CSIC team ay nagdisenyo ng isang honeycomb pattern maze na may mataas na resolution na pag-record na nagparami ng mga kondisyong malapit sa natural na tirahan. Doon ay sinuri nila ang paggalaw ng daan-daang indibidwal at sinukat kung paano dumaloy ang impormasyon sa pagitan nila.
Isang pangunahing pagkakaiba mula sa iba pang mga species ay ang mga langgam na ito huwag umasa lalo na sa mga bakas ng kemikal, ngunit ng direktang pakikipag-ugnayan: sino ang humipo kanino, gaano katagal at saan sa labirint. yun dynamic na koneksyon nagpapanatili ng koordinasyon.
Ipinapakita ng datos na ang kolonya namamahala upang manatiling konektado at pagpapatakbo kahit na ang bawat langgam ay mayroon lamang lokal na impormasyon. arkitektura ng network mabilis na nagbabago, ngunit nananatili a spatial at temporal na kaayusan sapat na upang maiwasan ang kaguluhan.
Mga explorer at forager: dalawang tungkulin na mabilis na umaangkop
Tinukoy at binibilang ng pangkat dalawang pattern ng paggalaw na nauugnay sa pagkain: paggalugad ng mga bagong pinagkukunan at pagsasamantala sa mga nahanap na mapagkukunan. Ang bawat langgam, depende sa pangyayari, iba ang kontribusyon sa bawat tungkulin.
Kolektibong kahusayan Depende ito sa ratio ng mga explorer sa mga nagtitipon.Kapag ang mga kilalang mapagkukunan ay sagana, pinalalakas ng kolonya ang pagtitipon nito; kung sila ay kakaunti, pinatataas ang bigat ng paggalugad. Ang pagbabagong iyon sa halo, na sinusukat gamit ang data, Ito ang adaptive engine ng system.
Binigyang-diin ng mga mananaliksik na ang heterogenous at autonomous na kilusan ng bawat indibidwal nagbibigay-daan para sa flexible na kooperasyon: : walang kailangang “makita” ang kabuuan; kailangan lang nilang ayusin ang kanilang pag-uugali sa kanilang pakikipag-ugnayan sa kanilang mga kapitbahay.
Sa ganitong uri ng Mediterranean ay karaniwang mayroong ilang langgam na nakatuon sa paghahanap ng pagkain, na nagpapataas ng hamon ng koordinasyon. Gayunpaman, ang kolonya hanapin ang matamis na lugar sa pagitan ng pagtuklas at pagsasamantala, nang walang command center.
Mula sa mga contact hanggang sa network: ang neural model na nagpapaliwanag nito
Upang maunawaan ang kababalaghan, inilapat ng pangkat ang a modelo ng neural kung saan Ang bawat langgam ay "na-activate" ayon sa dalas ng mga contact kasama ang iba pang malapit. Gamit ang simpleng panuntunang ito, ang mga pattern na nakikita sa maze ay muling ginawa, kapwa sa antas ng indibidwal at kolonya.
Ipinakita iyon ng modelo iba-iba ang porsyento ng mga indibidwal sa bawat tungkulin binabago ang koneksyon sa network at ang dynamics ng koleksyon nito, modulating na kahusayan na may kapansin-pansing sensitivity sa mga kondisyon sa kapaligiran.
La umuusbong na koneksyon ito ay balangkas at dinamiko: patuloy itong nagbabago, ngunit pinapanatili ang mga spatial at temporal na regularidad na ginagawang posible ang mabilis na koordinasyon walang mga pandaigdigang signal o hierarchy. Para mas malaliman kung paano kahawig ng mga neural na mekanismo ang mga network na ito, tingnan konserbasyon ng mga species sa pamamagitan ng mga distributed system.
Ang diskarte na ito, suportado ng empirikal na ebidensya, nag-aalok ng a layunin na pamantayan upang makilala at sukatin ang mga kilusang eksplorasyon at pagsasamantala, at iugnay ang mga ito sa huling pagganap ng kolonya.
Ano ang susunod: mga application at field na maaaring samantalahin ito
Ang pagiging kapaki-pakinabang ng pagtuklas ay lumalampas sa biology. Ang prinsipyo ng desentralisadong koordinasyon maaaring ilipat sa multi-agent robotics: fleets ng mga robot na nakikipagtulungan nang walang a sentral na controller, pagsasaayos ng kanilang mga tungkulin ayon sa gawain.
Nagbibigay din ito ng inspirasyon sa disenyo ng pag-optimize at mga algorithm sa paghahanap, kung saan ang paggalugad ng mga bagong solusyon ay pinagsama sa pagsasamantala ng mga pangako na, tulad ng ginagawa ng kolonya sa pamamagitan ng pagbabalanse ng dalawang tungkulin nito.
Ang paralelismo ay umaabot sa iba pang mga ipinamamahaging sistema sa kalikasan, tulad ng immune system, na nananatili konektado at mahusay walang "konduktor," sa pamamagitan ng mga lokal na signal at pagsasama-sama ng mga nakakalat na impormasyon. Upang maunawaan kung paano ang likidong utak sa mga langgam ay maaaring magbigay ng inspirasyon sa mga bagong paraan ng pakikipag-ugnayan, suriin ang pag-aaral ng koordinasyon sa mga kumplikadong sistema.
Sa pangkalahatan, ang gawain ng CEAB-CSIC ay nagbabalangkas ng isang matatag na balangkas para sa pag-aaral kolektibong katalinuhan na walang hierarchy, nililinaw kung ano sukatan at mekanismo mapanatili ang kanilang pagganap at kung paano sila maililipat sa mga teknolohikal na solusyon.
Ang katibayan na nakalap mula sa pulot-pukyutan maze, ang pagsusuri ng paggalaw, at ang neural na modelo ay lahat ay nagtatagpo sa parehong ideya: Ang kahusayan ay nagmumula sa simple, maayos na pakikipag-ugnayan, saan siya balanse sa pagitan ng paggalugad at pagsasamantala Patuloy itong nagsasaayos ayon sa hinihingi ng kapaligiran
