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研究揭示蚂蚁如何建造“不倒塔”

研究揭示蚂蚁如何建造幸运28“不倒塔”

有种倒塌的幸运28感觉 图片来源:David L. Hu和Candler Hobbs

  一些火蚁用自己的身体建塔,并且展示出惊人的巧妙手法和集体智慧。更加令人惊奇的是,蚂蚁会在塔内来回走动,以保持塔的整体形状不变,从而克服其倒塌的倾向。此项成果日前发表于英国《皇家学会开放科学》杂志。

  在湿地上生活的火蚁会结合在一起建造逼真的木筏,以便使群落在洪水期间浮在水面上。当洪水退去,它们依附于暴露的植物并且形成一座塔作为临时住所,直到有机会建造地下巢穴。

  来自美国佐治亚理工大学的Craig Tovey和同事安装了摄像机,旨在研究蚂蚁如何建造这样的塔。不过,他们无意间让摄像机在塔建完后继续运行了1个小时。由于一旦建成,塔似乎便保持着静态,因此研究人员认为,这些连续镜头没有什么价值。

  然而,当一位博士生以比正常速度快10倍的速度回放镜头时,他注意到塔中间正在缓慢倾倒。在进一步的实验后,他们意识到,这种倒塌归结于在上面蚂蚁的重压下底层蚂蚁向外移动。与此同时,外面的蚂蚁通过向上移动,持续地重新建造塔。

  该团队此前关于蚂蚁木筏的研究表明了简单的行为规则如何造就能迅速恢复原状的结构,尽管没有蚂蚁负责整件事,也无法纵观全局。相同的规则指导了塔的建造,只不过多了蚂蚁能支撑多少重量这一限制。

  Tovey介绍说,理解蚂蚁如何在没有“行政监督”的情况下建造各种结构,将给机器人学带来很多用处。在搜索与营救情形下,部署一队既适合通过狭窄缝隙,又能共同协作克服障碍和幸运28跨过缝隙的小型机器人将非常有用。