Para penyelidik menggunakan robot mini untuk meniru bagaimana semangat robot semut sebenar mereka sendiri. Kredit: Simon Garnier, et al
Untuk semut, laluan pheromone-laden yang mereka tawarkan adalah seperti lifelines: mereka mengarahkan pekerja ke arah hab makanan yang terdahulu dan membantu mereka pulang ke sarang mereka.
Rangkaian laluan ini dapat meregangkan selama beratus-ratus kaki, cukup pencapaian mengingat banyak semut pekerja kurang daripada separuh satu inci panjang. Satu jenis semut penuai boleh meletakkan satu set jejak (PDF) yang meregangkan 82 kaki dari pintu masuk sarangnya. Jalan-jalan semut kayu, serangga berukuran hanya lima milimeter (iaitu seperlima inci), mencapai 656 kaki, masing-masing bercabang ke lebih banyak laluan sehingga 10 tempat di setiap jejak. Pen semak daun boleh membina rangkaian yang menyebar hampir dua setengah ekar.
Spesies semut seperti ini cenderung mengambil jalan terpendek antara sarang koloni mereka dan sumber makanan, mengikuti cawangan-celah yang sesat dari arah mana mereka memulakan perjalanan mereka. Para garpu di rangkaian jejak mereka, yang dikenali sebagai bifurcations, tidak simetri dan tidak cawangan keluar ke sudut dengan saiz yang sama. Tetapi adakah semut menggunakan rasa geometri yang canggih untuk mengesan laluan mereka, mengukur sudut jalan sebelum memilih satu?
Untuk mengetahui lebih lanjut, para penyelidik di Institut Teknologi New Jersey (NJIT) dan Pusat Penyelidikan Mengenai Kognisi Haiwan di Perancis menggunakan robot kecil untuk meniru tingkah laku semulajadi semut Argentina yang bergerak, dilaporkan hari ini dalam jurnal PLOS Computational Biology . Spesies semut ini mempunyai penglihatan yang sangat miskin dan dart sekitar dengan kelajuan tinggi, tetapi ia dapat bergerak melalui koridor selepas koridor, dari rumah ke makanan dan sebaliknya.
Apabila tiada halangan di sekitar, semut lebih suka berjalan dalam garis lurus tanpa menyimpang dari arah mereka. Orang juga seperti itu: jika kita berjalan di jalan ke sebuah restoran yang berada di sisi jalan yang sama seperti kita, kita tidak akan menyeberang ke kaki lima yang bertentangan kecuali ada yang menyekat jalan kita. Untuk mengalihkan rasa penghindaran halangan ini ke dalam robot, para penyelidik memprogram mereka untuk mengelakkan halangan dan mengikuti jejak cahaya, yang digunakan para penyelidik sebagai pengganti laluan pheromone yang bersalut.
"Alice, " sebuah robot kecil yang mengukur dua sentimeter (hanya kurang dari satu inci), mengikuti jejak cahaya menggunakan dua photoreceptors . Kredit: Simon Garnier, et al
10 robot kecil dalam kajian ini, yang dipanggil Alices, kemudian ditugaskan untuk menavigasi persekitaran seperti labirin sekitar 60 hingga 70 kali saiznya, dari titik permulaan yang menunjukkan pintu masuk sarang ke titik akhir menandakan sumber makanan. Dua photoreceptors, meniru antena semut, rasuk cahaya yang dikesan. Ketika robot melintasi labirin, para penyelidik memperkenalkan sepana dalam rancangan mesin kecil-pada titik-titik rawak dalam perjalanan mereka, robot-robot itu dicetuskan untuk beralih, mekanisme yang dimaksudkan untuk meniru lebih banyak semut-semut yang dihasilkan oleh semut ketika mereka merayap di sepanjang jalan mereka . Ini giliran rawak diputar pada sudut tidak lebih daripada 30 darjah, kerana semut sebenar tidak sangat cekap membuat secara fizikal U-turn .
Di dalam video yang dibesar-besarkan di bawah, para penyelidik menguji kemahiran navigasi Alices dalam rangkaian kompleks, mengenakannya dengan memilih laluan terpendek antara "sarang" (di sebelah kanan) dengan "sumber makanan (kiri). Berbeza dengan rasuk cahaya yang diproyeksikan ke labirin mengubah pergerakan robot di dalam rangkaian sebagai photoreceptor mereka ditendang ke tindakan.
Para penyelidik mendapati bahawa, tanpa pengetahuan tentang geometri labirin, semut robot bertindak seperti semut sebenar: mereka membuat giliran rawak kecil, tetapi berpindah ke arah umum yang sama. Apabila mereka sampai ke garpu di jalan raya, ini menyebabkan robot untuk memilih laluan yang menyimpang dari trajektori awal mereka , walaupun mereka tidak dilengkapi untuk mengukur sebarang sudut. Apabila mereka mengesan jejak cahaya, mereka berpaling untuk mengikuti jalan itu.
Para penyelidik mengatakan ini bermakna bahawa semut Argentina mungkin tidak perlu menggunakan proses kognitif kompleks untuk mengira geometri pelbagai laluan. Tetapi mengambil garpu di jalan raya yang menuju ke laluan terpendek untuk makanan sangat meningkatkan kejayaan menjelajah seluruh koloni. Oleh itu, menggunakan pheromones dengan pengetahuan spatial intuitif tentang makanan di mana, terus semut di landasan yang betul; kerana lebih banyak semut mengikuti laluan ke makanan, pheromones menjadi lebih tertumpu di sepanjang jalan, membantu lagi membimbing semut-semut yang belum berkunjung. Sebenarnya, kaedah navigasi memilih garpu yang betul di jalan raya membebaskan jumlah semut makanan yang membawa kembali ke sarangnya daripada jika mereka bergantung pada pheromone sahaja, kata pengarang utama Simon Garnier, seorang profesor biologi di NJIT.
"Jika anda hanya mempunyai pheromones dan anda tidak mempunyai helah ini, anda kurang cekap kerana anda lebih cenderung untuk mendapatkan semut yang terperangkap dalam gelung, " kata Garnier, yang menjalankan Institut Swarm Lab, yang mengkaji kumpulan serangga tingkah laku. "Jadi mereka akan menguatkan laluan mereka di sekitar gelung, dan mereka akan terperangkap dalam gelung ini dan berpaling dan berpaling selamanya."
Navigasi sedemikian juga boleh membantu membimbing semut melalui laluan bawah tanah yang menghubungkan bahagian-bahagian sarang mereka. Mengulang semula alat-alat navigasi semulajadi ini membolehkan para penyelidik memahami dengan lebih baik cara kerja perilaku haiwan kolektif.
