Мэри Аллен
Муравьи действуют без определенного лидера, который поручает работу. Как будто это само собой разумеющееся, отдельные муравьи берут на себя необходимые задачи без конкретного рабочего задания. Они даже способны к сложной сельскохозяйственной деятельности. Ученые в Мельбурне считают, что мы, люди, можем взять пример с организации труда муравьев, чтобы разгрузить трафик и оптимизировать фабричные процессы. Муравьи также дают ответ на философский вопрос о том, как устроены общества.
Представьте оживленную улицу с медленным движением. А теперь представьте себе тротуар неподалеку, по которому очень тихо в ряд двигаются сотни муравьев. Пока автомобилисты курят и больше ничего не делают, муравьи несут еду в гнездо, энергично сотрудничают и выполняют свою работу.
Профессор Бернд Мейер из отдела информационных технологий Университета Монаш в Мельбурне посвятил свою трудовую жизнь муравьям и их навыкам совместного принятия решений. «Муравьи принимают довольно сложные решения, — объясняет он. «Например, муравьи находят лучшие источники пищи и самый быстрый путь туда и обратно без помощи специалистов по логистике».
По отдельности насекомые не отличаются особой сообразительностью, но вместе они могут хорошо координировать свою деятельность. Из этого мы можем многому научиться. «То, как муравьи организуют себя, может дать нам представление о том, как транспортные процессы могут работать более гладко, и предложить подходы к оптимизации производственных процессов.
Решайте сложные задачи
Колонии муравьев иногда сравнивают с городами, потому что множество особей одновременно координируют различные сложные операции. Команда собирателей формирует столбик хлебных крошек на тротуаре, другая команда заботится о потомстве, в то время как другие строят или защищают, например, муравьиное гнездо. Несмотря на то, что задачи координируются очень эффективно, «нет никого, кто бы распределял задачи и говорил: «Вы двое идите в направлении, а вы трое позаботьтесь о защите», — говорит профессор Мейер.
«Все муравьи принимают индивидуальные, более мелкие решения, которые касаются только их непосредственного окружения. Никто не следит за общей картиной, и все же колония имеет обзор как некий сверхорганизм. Им удается распределять рабочую силу как колонию таким образом, чтобы можно было удовлетворить все нужды и потребности». Пока что никто точно не знает, как это на самом деле работает с муравьями.
Профессор Мейер также изучает формы слизи, «которые не являются общественными насекомыми, но все же работают вместе». «Увлекательный аспект этих амеб заключается в том, что они живут как колонии отдельных клеток в течение определенного периода времени, а затем внезапно сливаются. Эта новая большая клетка имеет несколько ядер и действует как единый организм.
Профессор Мейер работает, в частности, с доцентом Мартином Бурдом из Школы биологических наук Университета Монаш. Биологи и ученые-компьютерщики смотрят на муравьев с разных сторон, но, по словам профессора Мейера, их исследования «в конечном итоге полностью сливаются». «Для биологов невыгодно сначала проводить свои эксперименты, а затем передавать свои данные, чтобы мы могли затем их проанализировать. Все делается совместно – и это захватывающая часть. Требуется некоторое время, чтобы найти общий язык, но затем вы достигаете точки, в которой мысли сливаются и создается новая концептуальная основа. Это то, что в первую очередь делает возможными новые открытия».
Как ученый-компьютерщик, он заинтересован в «выяснении основных математических принципов», управляющих поведением муравьев. «Мы создаем алгоритмическое представление о том, как взаимодействуют муравьи. Только так мы можем разгадать сложное поведение муравьев», — говорит профессор Мейер.
Модель поведения
Ученые отслеживают отдельных муравьев, а затем создают поведенческую модель для десятков тысяч особей в течение длительного периода времени. Они пытаются воспроизвести то, что видят в эксперименте, проверяют, согласуется ли их модель с собранными данными, а затем используют модель для предсказания и объяснения ненаблюдаемого поведения.
Например, изучая муравья Pheidole megacephala, Мейер обнаружил, что когда они находят источник пищи, они не только сходятся там, как многие другие виды, но и пересматривают свое решение при появлении новой информации. «Что произойдет, если мы дадим им лучший источник пищи? Многие виды полностью проигнорировали бы это, не в силах приспособиться к этим изменениям. Однако мегацефал Pheidole на самом деле отклонится».
Колонии могли выбрать лучшую альтернативу только потому, что отдельные муравьи приняли неверное решение. Таким образом, индивидуальные ошибки были важны для группы в целом для улучшения решений. «Наши модели предсказали это еще до того, как мы нашли вид, который действительно это делает», — объясняет профессор Мейер.
«Если человек не совершает ошибок и не действует ненадлежащим образом, групповое мышление берет верх, и внезапно все делают одно и то же. Вы можете сформулировать это математически, и похоже, что вы можете применить математическую формулу к другим системам — совершенно другим системам, включая человеческие группы».
На сегодняшний день идентифицировано более 12,500 22,000 видов муравьев, но считается, что существует около XNUMX XNUMX видов. «Муравьи невероятно успешны в экологическом плане, — говорит профессор Мейер. «Они почти везде. Это один из интересных аспектов — почему они так легко адаптируются?»
Профессор Мейер также изучает муравья-листореза и азиатского муравья-ткача. Муравьи-листорезы не едят листья, которые возвращаются в гнездо, они используют их для ведения сельского хозяйства. «Они кормят их грибами, которые выращивают, и используют их в качестве источника пищи. Опять же, это очень сложный процесс для организации». Азиатские муравьи-ткачи важны для производства манго в Квинсленде, где они используются для естественной борьбы с вредителями. По словам профессора Мейера, экосистемные услуги, предоставляемые муравьями, часто недооценивают.
Важные роли
Профессор Мейер также изучает пчел, которые известны своей важной ролью в опылении растений, но «муравьи также являются ключевым элементом экосистемы». Муравьи, например, готовят почву. Они разбрасывают семена и могут повысить продуктивность сельского хозяйства. Пока неизвестно, в какой степени муравьи (как и пчелы) страдают от токсинов окружающей среды и изменения климата.
«Это одна из вещей, которую мы пытаемся понять. Если экологическая нагрузка увеличится, что произойдет, например, с муравьями в Квинсленде, которые используются для выращивания манго? Увидим ли мы тогда те же эффекты, что и у пчел?» Муравьи в колонии обычно имеют одну и ту же мать. С эволюционной точки зрения для отдельного муравья имеет смысл пожертвовать собой на благо колонии; Муравьи — абсолютные командные игроки.
У людей гораздо больше потребность в собственной свободе воли и независимости. Однако муравьиные организации иногда могут помочь в человеческом окружении. Профессор Мейер говорит, что многие отрасли улучшают свою деятельность, используя алгоритмы, основанные на поведении муравьев. Сюда входит, например, австралийская винодельческая промышленность.
Муравьи очаровывают людей. Он считает, что причина этого кроется в напряженной, ориентированной на задачи жизни муравьев, что поднимает «больший философский вопрос. Как устроены общества? Как мы можем создать общество, в котором люди работают вместе для общего блага, не диктуя правила сверху?»
Могут ли муравьи говорить?
Муравьи используют звуки для общения. Даже окукленные животные умудряются издавать акустические сигналы, что впервые удалось доказать исследователям. Известно, что муравьи не особенно разговорчивы. Они осуществляют большую часть своего общения через химические вещества, так называемые феромоны.
Как зовут самку муравья?
Муравьиная колония состоит из королевы, рабочих и самцов. Рабочие бесполые, то есть они не мужчины и не женщины, и у них нет крыльев.
Как муравьи обмениваются информацией?
Муравьи кормят друг друга отрыгнутой жидкостью. Они обмениваются важной информацией для благополучия всей колонии. Муравьи делятся не только работой, но и едой.
Что особенного в муравьях?
У муравья шесть ног и тело, которое разделено на три отдела и состоит из головы, грудной клетки и брюшка. Муравьи могут быть красновато-коричневыми, черными или желтоватыми в зависимости от вида. Их броня сделана из хитина, очень твердого вещества.