Муравьи, как и люди, устанавливают "бюджет" при принятии решений в условиях неопределенности

Новое исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, показывает, что муравьи-портные (Oecophylla smaragdina) используют стратегию "бюджетирования" при выполнении задач с неизвестным результатом, подобно людям.

Цепочки муравьев — это азартная игра

Муравьи-портные соединяют свои тела, образуя цепочные структуры ("висячие цепи") для преодоления разрывов на тропах. Создание цепи сопряжено с затратами для колонии: задействованные в ней муравьи не могут выполнять другие важные задачи (защита гнезда, фуражировка). Длина цепи прямо пропорциональна её стоимости.

При этом выгода от цепи неизвестна до её завершения — она может открыть доступ к новому источнику пищи, а может и нет. Таким образом, строительство цепи — это вложение ресурсов (количества муравьёв) с непредсказуемой отдачей.

Простое правило для сложного решения

Эксперименты с преодолением вертикальных разрывов высотой 25, 35 и 50 мм позволили выявить правила формирования цепей:

• Присоединение и уход происходят в основном в нижней части цепи (первые 1 см).
• Муравей, с которого начинают висеть другие особи, не может покинуть свою позицию.
• Ключевое правило: муравей решает, как долго оставаться в цепи, визуально оценивая своё расстояние до земли. Чем ближе к земле, тем дольше он остаётся.

Математическая модель, основанная на этом правиле, предсказала, что муравьи перестанут формировать цепи, когда высота разрыва превысит 89 мм. Эксперимент с разрывом в 110 мм подтвердил это предсказание — цепи не формировались.

Как обмануть муравьёв

Исследователи проверили гипотезу о визуальной оценке, "обманув" муравьёв. С помощью подвижной платформы, которую опускали по мере роста цепи, землю постоянно держали вне досягаемости. В таких условиях муравьи сформировали цепи длиной до 125 мм.

Вывод: Подобно тому, как человек устанавливает лимит времени на поиск парковки, муравьи устанавливают лимит расстояния, прежде чем сдаться. Они делают это с помощью простого правила, основанного на визуальном восприятии.

Это исследование показывает, как простые правила позволяют группам принимать адаптивные коллективные решения в отсутствие информации о выгоде. Это понимание полезно не только для изучения муравьёв, но и для разработки алгоритмов принятия решений в условиях неопределённости в искусственных системах, например, в роевой робототехнике.