@ 2015.04.03 , 08:59

零重力状态下的蚂蚁

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一批蚂蚁在2014年1月被货运火箭带去了国际空间站,即使在失重的情况下它们仍然能团队协作一起探索新世界,尽管它们每次在容器里面爬不到八秒钟就会站不住掉下来。

它们的“集体搜索”行动遇到了障碍,但却仍然发生着。而且这些昆虫还有一个特殊本领:在零重力状态下摔倒能很快站稳。

研究人员想要好好研究蚂蚁的合作方式再用来开发一组机器人,给它们安上算法让它们也能像蚂蚁一样。该团队现在开始了一个科学计划,在校的学生可以在教室里从其他蚂蚁身上收集数据。

团队中的一员Deborah Gordon说蚂蚁已经向我们展示了它们非凡的集体能力,不论是在地球上哪个角落的哪种环境条件下,但是被带到国际空间站这个微重力环境中还是第一次。

斯坦福大学生物学家Prof Gordon说:“我们也不知道蚂蚁会做什么,甚至都不知道它们会不会做出搜索的行为。”事实证明,虽然它们有点难以在爬行的同时互相联系,但一旦失重漂在空中就能非常稳固地把六只脚放在地面上。有时它们会抓住另一只蚂蚁爬下来,有时候会自己想办法回到地面。Gordon教授认为这里面的生物力学很有趣。

测试

研究团队发送了8组蚂蚁上太空,都是很常见的人行道蚁,被装在小小的塑料盒里面。每个容器都有一个“巢穴”供它们居住。

实验的开始,屏障被去除,它们可以去探索新的领域。几分钟后,第二个屏障也被撤除,它们的领土又扩大了。对此,Gordon教授解释说:“我们的想法是让这些蚂蚁先搜索一个小空间,再提供给它们更大的空间看看数量相同的蚂蚁在更大的空间里会怎么样。”

这种等效试验在地球上也有一组,好跟太空组进行对比。在地面的那组,增加额外空间让蚂蚁的“密度”变小,会让它们调整路径占更多的地,散得更开。这种形式下,容器的各个角落几乎在五分钟之内被不止一只蚂蚁踩过。

而太空里的蚂蚁会依然尽力搜索,和预想的一样移动到被扩展的区域,但是没有像正常重力下的同类一样在地面上有效地探索(放大搜索网)。

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太空蚂蚁为了努力把脚放在塑料容器表面,它们不会选择离同伴太远也就不会有效地散开队伍,容器的有些区域甚至从来没蚂蚁踩过。造成这个结果的原因可能还包括蚂蚁会在失重时全体一起从容器表面掉落,在空中翻滚个3~8秒,所以它们在衡量相互的距离时会不停被打断。

在失重情况下它们很难随着各自的密度一直保持阵型,因为不管是什么时候总有10%的蚂蚁在周围浮动,这也说明它们之间并没有有效地互动。

寻求帮助

当太空蚂蚁在零重力环境下迈出历史性的第一步时,它们已经在广大试验地名单里加入了一个新环境,一个绝对全新的环境。

Gordon教授说:“在此之前并没有很多推论让我们知道它们的集体搜索在微重力情况下的表现。”而在地球上,几乎每一个地方都至少生活有14000种蚂蚁中的一类。不同的地方演变出了不一样的习惯,比如被带去太空的欧洲行道蚂蚁在进入新领域是喜欢直奔边缘走,有一种阿根廷蚂蚁则喜欢一寸一寸地在新领地上仔细盘查。

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不过有一点是共通的,那就是集体搜索。Gordon教授说:“我们不知道它们是怎么做到的,可能隐藏着一种我们还没发现的集体搜索算法。”这个算法一旦被发现,可能会有助于机器人的团队合作,这样就不需要单独设置一个中央控制中心,Gordon现在正在为了了解更多关于算法的信息而寻求帮助中。

她和她的团队已经建立了一个网站,上面有让学校实验课做相同实验的指导说明,学生们可以用自己做的设备给当地的任何种类蚂蚁做同样的实验。

她呼吁道:“我希望全世界的孩子们都来尝试做这个实验,让我们一起来研究上万种此前从没研究过的蚂蚁品种。”她还建立了一个网站来共享成果,并希望建立数据库来看看“全世界不同种类的蚂蚁是如何解决集体搜索这个问题的”。

以后可能还会送蚂蚁上太空,也并没有特别推荐使用哪种蚂蚁,只要数据库资料够多,任何一种其他蚂蚁都有可能在太空里大展身手。

本文译自 BBC,由译者 小笨 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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