Cosa possiamo imparare dalle formiche?

Le formiche agiscono senza un leader definito che assegni il lavoro. Come se fosse una cosa ovvia, le singole formiche si assumono i compiti necessari senza un incarico di lavoro specifico. Sono anche capaci di attività agricole complesse. Gli scienziati di Melbourne sono del parere che noi esseri umani possiamo prendere esempio dall'organizzazione del lavoro delle formiche per alleggerire il traffico e ottimizzare i processi di fabbrica. Le formiche forniscono anche una risposta alla domanda filosofica su come sono organizzate le società.

Immagina una strada trafficata con traffico lento. E ora immagina un marciapiede lì vicino dove centinaia di formiche si muovono silenziosamente in fila. Mentre gli automobilisti sono furiosi e non fanno altro, le formiche portano il cibo nel nido, collaborano vigorosamente e fanno il loro lavoro.

Il professor Bernd Meyer del dipartimento IT della Monash University di Melbourne ha dedicato la sua vita lavorativa alle formiche e alle loro capacità decisionali collaborative. "Le formiche prendono decisioni piuttosto complicate", spiega. “Ad esempio, le formiche trovano le migliori fonti di cibo e il modo più veloce di andata e ritorno senza esperti di logistica”.

Individualmente gli insetti non sono particolarmente intelligenti, ma insieme riescono a coordinare bene le loro attività. C’è molto che possiamo imparare da questo. “Il modo in cui le formiche si organizzano può darci un’idea di come i processi di trasporto possano funzionare in modo più fluido e fornire approcci di ottimizzazione per i processi di fabbrica.

Affrontare compiti complessi

Le colonie di formiche vengono talvolta paragonate alle città perché una miriade di individui coordina simultaneamente varie operazioni complesse. La squadra che raccoglie le briciole forma la colonna di pangrattato sul marciapiede, un’altra squadra si prende cura dei piccoli, mentre altre ancora costruiscono o difendono, ad esempio, il nido delle formiche. Sebbene i compiti siano coordinati in modo molto efficiente, “non c’è nessuno seduto lì che distribuisce i compiti e dice: ‘Voi due andate nella direzione e voi tre occupatevi della difesa’”, dice il professor Meyer.

“Tutte le formiche prendono decisioni individuali, più piccole, che riguardano solo l’ambiente circostante. Non c’è nessuno che tenga d’occhio il quadro generale, eppure la colonia ha la visione d’insieme come una sorta di superorganismo. Riescono a distribuire la forza lavoro come una colonia in modo tale che tutti i bisogni e le esigenze possano essere soddisfatti”. Finora nessuno sa esattamente come funzioni effettivamente con le formiche.

Il professor Meyer studia anche forme di melma, “che non sono insetti sociali, ma lavorano comunque insieme”. “L’aspetto affascinante di queste amebe è che vivono come colonie di cellule separate per un periodo di tempo, per poi fondersi improvvisamente. Questa nuova grande cellula ha più nuclei e quindi agisce come un singolo organismo.

Il professor Meyer lavora, tra gli altri, con il professore associato Martin Burd della Scuola di scienze biologiche della Monash University. Biologi e informatici osservano le formiche da diverse angolazioni, ma la loro ricerca "alla fine si fonde completamente", secondo il professor Meyer. “Non funziona per i biologi fare prima i loro esperimenti e poi trasmettere i loro dati in modo che possiamo poi analizzarli. Tutto è fatto in modo collaborativo – e questa è la parte emozionante. Ci vuole un po' per trovare un linguaggio comune, ma poi si arriva al punto in cui il pensiero si fonde e si crea una nuova struttura concettuale. Questo è in primo luogo ciò che rende possibili nuove scoperte”.

Come scienziato informatico, è interessato a “capire i principi matematici sottostanti” che guidano il comportamento delle formiche. “Creiamo una visione algoritmica del modo in cui le formiche interagiscono. Questo è l’unico modo in cui possiamo svelare il complesso comportamento delle formiche”, afferma il professor Meyer.

Modello di comportamento

Gli scienziati monitorano le singole formiche e quindi creano un modello comportamentale per decine di migliaia di individui per un lungo periodo di tempo. Tentano di replicare ciò che vedono in un esperimento, verificano che il loro modello concorda con i dati raccolti e quindi utilizzano il modello per prevedere e spiegare il comportamento non osservato.

Ad esempio, studiando la formica Pheidole megacephala, Meyer ha scoperto che quando trovano una fonte di cibo, non solo convergono lì come molte altre specie, ma riconsiderano la loro decisione quando diventano disponibili nuove informazioni. “Cosa succede se diamo loro una fonte di cibo migliore? Molte specie lo ignorerebbero completamente, incapaci di adattarsi a questi cambiamenti. Tuttavia, la Pheidole megacephala in realtà devierebbe”.

Le colonie potevano scegliere l’alternativa migliore solo perché le singole formiche avevano preso una decisione sbagliata. Quindi gli errori individuali erano importanti per il gruppo nel suo insieme per migliorare le decisioni. "I nostri modelli lo avevano previsto ancor prima di trovare una specie che lo facesse davvero", spiega il professor Meyer.

“Se l’individuo non commette errori o non agisce in modo inappropriato, il pensiero di gruppo prende il sopravvento e all’improvviso tutti fanno la stessa cosa. Puoi formularlo matematicamente e sembra che tu possa applicare la formula matematica ad altri sistemi – sistemi completamente diversi, compresi i gruppi umani”.

Finora sono state identificate più di 12,500 specie di formiche, ma si ritiene che ne esistano circa 22,000. "Le formiche hanno un incredibile successo ecologico", afferma il professor Meyer. “Sono quasi ovunque. Questo è uno degli aspetti interessanti: perché sono così adattabili?”

Il professor Meyer studia anche la formica tagliafoglie e la formica tessitrice asiatica. Le formiche tagliafoglie non mangiano le foglie che portano al nido, ma le usano per coltivare. “Li danno da mangiare a un fungo che coltivano e lo usano come fonte di cibo. Ancora una volta, questo è un processo molto complicato da organizzare”. Le formiche tessitrici asiatiche sono importanti per la produzione di mango nel Queensland, dove vengono utilizzate per il controllo naturale dei parassiti. Secondo il professor Meyer i servizi ecosistemici forniti dalle formiche sono spesso sottovalutati.

Ruoli importanti

Il professor Meyer studia anche le api, note per il loro ruolo importante nell’impollinazione delle piante, ma “anche le formiche sono un elemento chiave dell’ecosistema”. Le formiche, ad esempio, preparano il terreno. Spargono i semi e possono aumentare la produttività agricola. Non è ancora noto in che misura le formiche (come le api) siano influenzate dalle tossine ambientali e dai cambiamenti climatici.

“Questa è una delle cose che stiamo cercando di capire. Se la pressione ambientale aumenta, cosa accadrà, ad esempio, alle formiche del Queensland, utilizzate per produrre mango? Vedremo allora gli stessi effetti che con le api?” Le formiche di una colonia hanno solitamente tutte la stessa madre. Da una prospettiva evolutiva, ha senso che la singola formica si sacrifichi per il bene della colonia; Le formiche sono giocatori di squadra assoluti.

Le persone hanno un bisogno molto maggiore della propria agenzia e indipendenza. Tuttavia, le organizzazioni simili a formiche a volte possono aiutare nell’ambiente umano. Il professor Meyer afferma che molte industrie stanno migliorando le proprie operazioni utilizzando algoritmi derivati ​​dal comportamento delle formiche. Ciò include, ad esempio, l’industria vinicola australiana.

Le formiche affascinano le persone. Pensa che la ragione di ciò risieda nella vita frenetica e orientata ai compiti delle formiche, il che solleva una “questione filosofica più grande. Come sono organizzate le società? Come possiamo realizzare una società in cui gli individui lavorano insieme per il bene comune senza dettare regole dall’alto?”

Le formiche possono parlare?

Le formiche usano i suoni per comunicare. Anche gli animali pupati riescono a emettere segnali acustici, come i ricercatori hanno potuto dimostrare per la prima volta. Le formiche non sono note per essere particolarmente loquaci. Gestiscono gran parte della loro comunicazione tramite sostanze chimiche, i cosiddetti feromoni.

Qual è il nome della formica femmina?

Una colonia di formiche ha una regina, operaie e maschi. I lavoratori sono asessuati, nel senso che non sono né maschi né femmine, e non hanno ali.

In che modo le formiche si scambiano informazioni?

Le formiche si nutrono a vicenda del liquido rigurgitato. Si scambiano informazioni importanti per il benessere dell'intera colonia. Le formiche non condividono solo il lavoro, ma anche il cibo.

Cosa hanno di speciale le formiche?

La formica ha sei zampe e un corpo diviso in tre sezioni ed è costituito da una testa, un torace e un addome. Le formiche possono essere di colore bruno-rossastro, nero o giallastro a seconda della specie. Hanno un'armatura fatta di chitina, una sostanza molto dura.