Муравьи в космосе: как насекомые помогают создавать алгоритмы для роботов и интернета

Исследование Ants in Space CSI-06 на борту Международной космической станции (МКС) показало, как муравьи решают задачи коллективного поиска в условиях микрогравитации. Эти данные могут быть использованы для разработки алгоритмов в робототехнике и компьютерных сетях.

Суть эксперимента

• Объект исследования: Муравьи-дорожники (Tetramorium caespitum).
• Цель: Изучить, как колония адаптирует стратегию поиска ресурсов в экстремальной среде — невесомости.
• Аппарат: Коммерческий универсальный биопроцессорный аппарат (Commercial Generic Bioprocessing Apparatus Science Insert, CSI).

Ключевые наблюдения и выводы

• Изменение поведения: В невесомости муравьи тратили много усилий, чтобы удержаться на поверхности, что снижало частоту их взаимодействий друг с другом. Это могло нарушить обычную для них взаимосвязь между плотностью группы и частотой контактов, которая регулирует поисковое поведение.
• Поиск в невесомости: Несмотря на трудности, муравьи демонстрировали поисковое поведение. Отдельные особи иногда теряли сцепление с поверхностью и беспорядочно парили.
• Принцип «Антернета»: Ранее было установлено, что способ регуляции фуражировки у муравьев-жнецов аналогичен интернет-протоколу (Anternet), регулирующему поток данных: муравей, как и пакет данных, ждет сигнала о доступности «ресурсов» (встреч с сородичами), прежде чем отправиться на поиск.

Потенциальные применения

• Робототехника: Алгоритмы на основе поведения муравьев могут помочь создать дешевые и эффективные стратегии для поисковых миссий роботов, работающих с минимальной информацией и без централизованного управления.
• Сети и нейробиология: Изучение разнообразных поисковых алгоритмов у разных видов муравьев (а их более 14 000) может дать новое понимание для улучшения компьютерных сетей и даже изучения работы мозга, поскольку все эти системы действуют без центрального контроля.

Глобальный образовательный проект

Исследователи привлекают школьников и студентов со всего мира к изучению неисследованных видов муравьев. Учителя могут скачать бесплатные руководства с сайтов BioEd Online и Gordon Lab. Цель — создать глобальную карту поисковых алгоритмов муравьев.

Организации-участники: Исследование — результат сотрудничества команды Деборы Гордон из Стэнфордского университета, Центра образовательных программ Медицинского колледжа Бейлора и BioServe Space Technologies Университета Колорадо в Боулдере при поддержке CASIS и NASA.