Муравьи строят подвижные мосты из своих тел: коллективный интеллект в действии

Исследователи из Принстонского университета и Технологического института Нью-Джерси (NJIT) впервые детально изучили, как муравьи-кочевники вида Eciton hamatum формируют «живые» мосты через разрывы в лесной подстилке. Эти структуры демонстрируют удивительно сложный коллективный интеллект и работают по принципу оптимизации соотношения затрат и выгод на уровне всей колонии.

Ключевые открытия

• Самоорганизация без лидера: Мосты строятся без какого-либо контроля или указаний от «ведущего» муравья. Решение принимается коллективно через простые правила, которым следует каждая особь на основе локальной информации.
• Коллективный расчет: Колония неосознанно вычисляет, сколько рабочих можно «заморозить» в конструкции моста, прежде чем это станет невыгодно для сбора пищи. «Эти муравьи выполняют коллективное вычисление», — пояснил соавтор Мэтью Лутц.
• Динамическая адаптация: Мосты не статичны. Они начинают формироваться в самой узкой точке разрыва и постепенно расширяются, сокращая путь для сородичей. Когда пробка на тропе рассасывается, мост разбирается.

Механизм и эксперимент

• Правила для особи: Каждый муравей реагирует только на локальные условия — соединения с соседями и ощущение движения сородичей по своему телу. Он не знает об общей картине трафика или размере моста.
• Экспериментальная установка: В лесах Барро-Колорадо (Панама) ученые встраивали в муравьиные тропы аппарат с регулируемым зазором (углы 12, 20, 40 и 60 градусов).
• Соотношение выгоды и затрат: Муравьи были готовы «инвестировать» больше рабочих (большая площадь моста в см²) для преодоления зазора в 20 градусов, что экономило почти 12 см пути. При угле в 60 градусов соотношение затрат к выгоде было наименее выгодным.

Значение для науки и технологий

• Роевой интеллект: Исследование раскрывает фундаментальные принципы самоорганизации в природе, где сложные структуры возникают без централизованного планирования.
• Биоинспирированная робототехника: Понимание правил, по которым муравьи присоединяются к мосту или покидают его, позволит программировать рои простых роботов для строительства адаптивных структур в опасных условиях (например, в зонах стихийных бедствий).
• Адаптивные системы: «Такие роботы смогут самостоятельно собираться в более крупные структуры — мосты, башни, плоты — сталкиваясь с препятствиями, которые не под силу одной особи. Это огромное увеличение возможностей», — отметила профессор Гарварда Радхика Нагпал.

Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of the Sciences.