Муравьи, оптимизированные эволюцией, не знают пробок

Исследователи из Германии, Индии и Японии, наблюдая за видом муравьёв Leptogenys processionalis, обнаружили, что их движение по тропам кардинально отличается от автомобильного трафика. Вопреки ожиданиям, увеличение плотности потока муравьёв не приводит к снижению средней скорости и образованию пробок.

Ключевые отличия от автомобильного трафика

• Скорость и плотность: Средняя скорость движения муравьёв остаётся постоянной даже при высокой плотности потока. Следовательно, поток (флюкс) возрастает с увеличением плотности — за единицу времени по участку тропы проходит больше муравьёв.
• Отсутствие взаимной блокировки: В отличие от машин, муравьи не блокируют движение друг друга на высоких плотностях.
• Поведение: Муравьи движутся гуськом, не обгоняя впереди идущих особей. Они формируют «взводы» (platoons), двигающиеся с почти идентичной скоростью «бампер к бамперу». При росте плотности взводы сливаются в более длинные, но дистанция между муравьями и общая скорость сохраняются.

Эволюционная оптимизация

Учёные предполагают, что эволюция оптимизировала транспортную систему муравьёв, критически важную для выживания колонии. В отличие от эгоистичного поведения в человеческом трафике, муравьи демонстрируют кооперативное поведение и не боятся физических контактов, что позволяет поддерживать эффективный поток.

Будущие исследования и приложения

Исследование открывает перспективы для междисциплинарного сотрудничества энтомологов, физиков и специалистов по трафику. Полученные данные могут найти применение в:

• Роевом интеллекте и алгоритмах, основанных на поведении муравьёв.
• Транспортном инжиниринге — как пример того, как неэгоистичное поведение и эффективная коммуникация (у муравьёв — химическая, у машин будущего — электронная) могут улучшить ситуацию на дорогах.

Источник: John, Alexander; Schadschneider, Andreas; Chowdhury, Debashish; and Nishinari, Katsuhiro. “Trafficlike collective movement of ants on trails: absence of jammed phase.” Physical Review Letters, 102, 108001 (2009).