Όταν τα μυρμήγκια γίνονται δάσκαλοι Ρομποτικής

Τα μικρά, αλλά εκπληκτικά μυρμήγκια Weaver αποκαλύπτουν έναν τρόπο συνεργασίας που οι άνθρωποι προσπαθούν να κατανοήσουν εδώ και πάνω από έναν αιώνα. Ενώ σε ανθρώπινες ομάδες η συμβολή των ατόμων μειώνεται όσο μεγαλώνει η ομάδα, τα μυρμήγκια αυτά κάνουν ακριβώς το αντίθετο: όσο περισσότερα μέλη συμμετέχουν, τόσο πιο δυνατά και αποδοτικά γίνονται. Η ανακάλυψη αυτή θα μπορούσε να ανοίξει νέους δρόμους στον σχεδιασμό ρομπότ που συνεργάζονται με έξυπνο τρόπο.

Τα μυρμήγκια Weaver (Oecophylla smaragdina), που ζουν σε δέντρα σε τροπικές περιοχές της Αφρικής, της Ασίας και της Αυστραλίας, είναι γνωστά για τις ικανότητές τους στην κατασκευή φωλιών από φύλλα. Με τη βοήθεια του μεταξιού από τις προνύμφες τους, σχηματίζουν ζωντανές αλυσίδες που κυλούν και κολλούν φύλλα για να δημιουργήσουν εντυπωσιακά κατασκευάσματα. Όμως, η νέα μελέτη αποκάλυψε ότι τα μυρμήγκια δεν είναι μόνο αρχιτέκτονες, αλλά και υποδειγματικά «ομαδικά μυαλά».

Η ερευνήτρια Madelyne Stewardson από το Macquarie University, επικεφαλής της μελέτης, εξηγεί ότι κάθε μυρμήγκι σχεδόν διπλασίασε τη δύναμη έλξης του καθώς μεγάλωνε η ομάδα. «Στην πραγματικότητα γίνονται καλύτερα στη συνεργασία όσο περισσότερα μέλη συμμετέχουν». Αυτό έρχεται σε αντίθεση με το φαινόμενο που είχε παρατηρήσει ο Γάλλος μηχανικός Max Ringelmann το 1913, όταν μέτρησε την δύναμη έλξης φοιτητών σε σχοινιά και διαπίστωσε ότι η ατομική συνεισφορά μειωνόταν όσο προστίθενταν περισσότερα άτομα.

Οι ερευνητές από το Macquarie University, σε συνεργασία με διεθνή ομάδα επιστημόνων, μέτρησαν την δύναμη που μπορούσαν να αναπτύξουν ομάδες μυρμηγκιών διαφορετικού μεγέθους κατά την κατασκευή των φωλιών τους. Στήθηκαν πειράματα όπου οι αποικίες δημιουργούσαν αλυσίδες για να τραβήξουν ένα τεχνητό φύλλο συνδεδεμένο με μετρητή δύναμης. Όπως εξηγεί η Stewardson, τα μυρμήγκια χωρίζουν τη δουλειά σε δύο ρόλους: κάποια τραβούν ενεργά, ενώ άλλα λειτουργούν ως αγκυρώσεις που συγκρατούν και αποθηκεύουν τη δύναμη.

Ο Dr. Daniele Carlesso από το University of Konstanz πρότεινε το μοντέλο «force ratchet» για να εξηγήσει αυτόν τον μηχανισμό. Σύμφωνα με αυτό, τα μυρμήγκια στο πίσω μέρος της αλυσίδας τεντώνουν το σώμα τους για να αντισταθούν και να αποθηκεύσουν τη δύναμη, ενώ αυτά στο μπροστινό μέρος συνεχίζουν να τραβούν ενεργά. Ο Dr. David Labonte από το Imperial College London σημειώνει ότι οι μεγαλύτερες αλυσίδες έχουν καλύτερο κράτημα στο έδαφος, κάτι που επιτρέπει στα μυρμήγκια να αντιστέκονται καλύτερα στην αντίσταση του φύλλου και να αυξάνουν την ατομική τους απόδοση.

Η ανακάλυψη αυτή έχει τεράστιες προεκτάσεις για τη ρομποτική. Σήμερα, τα ρομπότ που συνεργάζονται συνήθως παράγουν την ίδια δύναμη είτε δουλεύουν μόνοι είτε σε ομάδες. Η προσαρμογή στρατηγικών εμπνευσμένων από τα μυρμήγκια θα μπορούσε να επιτρέψει σε ομάδες αυτόνομων ρομπότ να συνεργάζονται πολύ πιο αποτελεσματικά, αναπτύσσοντας μεγαλύτερη δύναμη και αποδοτικότητα καθώς μεγαλώνει η ομάδα.

Τα μυρμήγκια Weaver δείχνουν ότι η αποδοτικότητα στην ομαδική εργασία δεν είναι πάντα θέμα αριθμών, αλλά θέμα στρατηγικής. Η έξυπνη κατανομή ρόλων, η συνεργασία και η εκμετάλλευση της φυσικής αλληλεπίδρασης μεταξύ των μελών επιτρέπουν σε αυτά τα μικρά έντομα να ξεπεράσουν ακόμη και τις ανθρώπινες ομάδες σε αποτελεσματικότητα.

Η μελέτη του τρόπου που συνεργάζονται αυτά τα μυρμήγκια μπορεί να ανοίξει νέους δρόμους για τη βιομιμητική ρομποτική, επιτρέποντας στα ρομπότ να λειτουργούν με τρόπους που προσομοιώνουν τη φυσική ευφυΐα και τη συλλογική δύναμη των ζωντανών οργανισμών. Στο μέλλον, οι ερευνητές οραματίζονται ρομπότ που όχι μόνο συνεργάζονται, αλλά βελτιώνουν την απόδοσή τους όσο μεγαλώνει η ομάδα, όπως ακριβώς κάνουν τα μυρμήγκια Weaver.

[via]