军蚁——活生生的建筑大师
军蚁以其强大的螫针而闻名,但它们惊人的体结构建筑也令人惊叹。当这些工蚁遇到倒下的树枝、树叶间的空隙或小溪流时,它们会联合起来搭建桥梁,让其餘蚁群能够顺利通行。这不仅令人印象深刻,而且有些令人不安——毕竟这些是活生生、爬行的建筑。
一支研究团队并非为了未来的建筑项目而研究蚁群的协作能力,而是在探索如何將軍蚁的团队合作模式应用于机器人。纽泽西理工学院的伊莎贝拉·穆拉托雷博士告诉我们,军蚁是真正的建筑大师,它们凭藉着去中心化的集体智能创立结构。像象一下,每只蚁都像是一个小小的工程師,根据周围环境的感知来决定下一步该做什么,而这一切都不需要任何事先规划或指揮。
军蚁如何应对障碍
穆拉托雷和她的团队与其他工程師一起,进行了一系列实验来测试军蚁如何应对路徑上的障碍。他们把障碍物放在蚁群的路徑上,然后观察并分析蚁群如何灵活调整,以继续前进。这不仅仅是观察蚁群的行为,更是一场深入探索蚁群集体决议和建筑技巧的科学实验。
以最少的蚂蚁建造桥梁
在美國昆虫学会年会上,穆拉托雷和她的团队展示了他们的研究成果。他们发现军蚁通常会在最合适的地点建造桥梁,既要确保桥梁的建造是必要的,同时又要尽力减少使用的蚁群数量。这样的决议过程,其实是在讲一个效率和资源分配的故事。
乔治亚理工学院的工程学教授大衛·胡把这些昆虫比作一个大型、爬行的大脑中的神经元。每只蚂蚁都不是独立工作,而是作为整体大脑的一部分共同决议,共同贡献。
军蚁的团队合作对机器人的应用
穆拉托雷及其同事相信,军蚁的这种协作能力将对机器人的编程产生深远的影响。蚁群虽然在物种间存在差異,但它们在微小的大脑中却蕴含着大量的信息。模仿这种大脑能力不仅能源消耗低,而且在许多机器人上的应用成本相对较低,同时能大大提高功能性。
穆拉托雷认为,这将使机器人能够灵活适应各种挑战,比如联合搭建适应不同长度间隙的桥梁。在外太空探索、海洋清洁、人类无法进入的危险地区搜救等领域,机器人的团队协作至关重要。在这些情况下,快速而有效的协作不仅节约了时间和能源,更有可能挽救生命。
结论
军蚁的团队合作能力为机器人应用提供了宝贵的灵感。通过模仿这些昆虫的集体智能,我们可以打造出更灵活、更有效的机器人,在各种具有挑战性的环境中执行任务,最终改善人类的生活。
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参考出处
- Entomological Society of America
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