- Aphaenogaster senilis kolonijas darbojas kā "šķidras smadzenes" bez hierarhijām.
- Divas galvenās lomas — pētnieki un vācēji — tiek pielāgotas atkarībā no resursiem.
- Neironu modelis, kas balstīts uz kontaktiem un kustību, izskaidro koordināciju.
- Šis atklājums iedvesmo daudzaģentu robotiku un meklēšanas algoritmus.
Kā tūkstošiem skudru organizējas bez vadītāja vairs nav noslēpums: CEAB-CSIC komanda ir pierādījusi, ka tās kolonijas uzvedas kā "šķidras smadzenes", kur Kolektīvais intelekts rodas no kontakta un kustības, bez centrāliem rīkojumiem.
Pētījuma uzmanības centrā ir Aphaenogaster senilis, Vidusjūras suga kas koordinācijai galvenokārt nepaļaujas uz feromoniem. Tā darbības veids, ko vada antenu kontakti un kustības, ļauj mums skaidri novērot, kā lēmumi rodas lokālas mijiedarbības rezultātā. ļoti vienkārši.
Ko nozīmē šķidras smadzenes skudru kolonijā?
Kad pētnieki apraksta "šķidrās smadzenes" attiecas uz izkliedētu sistēmu, kurā Katrs indivīds rīkojas tā, it kā tas būtu neirons: tas tiek aktivizēts, pārraida signālus, pieskaroties citiem, un veicina tīkla darbību, kas reāllaikā pārkonfigurējas mainoties videi. Lai padziļināti izpētītu, kā decentralizētu koordināciju var pielietot robotikā, varat konsultēties ar Skudru intelekta ietekme uz robotiku.
Lai to pierādītu, CEAB-CSIC komanda izstrādāja šūnveida labirints ar augstas izšķirtspējas ierakstu kas reproducēja apstākļus, kas ir tuvu dabiskajai dzīvotnei. Tur viņi analizēja simtiem īpatņu pārvietošanos un izmērīja kā informācija plūda starp viņiem.
Galvenā atšķirība no citām sugām vai šīs skudras nepaļaujieties galvenokārt uz ķīmiskām vielām, bet gan tiešas mijiedarbības: kurš pieskaras kuram, cik ilgi un kur labirintā. Tas dinamiska savienojamība uztur koordināciju.
Dati liecina, ka kolonija izdodas uzturēt savienojumu un darboties pat ja katrai skudrai ir tikai lokāla informācija. tīkla arhitektūra strauji mainās, bet saglabā savu telpiskā un laika kārtība pietiekami, lai izvairītos no haosa.
Pētnieki un barības meklētāji: divas lomas, kas pielāgojas acumirklī
Komanda identificēja un kvantificēja divi ar pārtiku saistīti kustību modeļijaunu avotu izpēte un atrasto resursu izmantošana. Katra skudra, atkarībā no apstākļiem, sniedz atšķirīgu ieguldījumu katrai lomai.
Kolektīvā efektivitāte Tas ir atkarīgs no pētnieku un vācēju attiecības.Kad zināmo resursu ir daudz, kolonija pastiprina savu pulcēšanos; ja to ir maz, palielina izpētes svaruŠīs izmaiņas maisījumā, kas mērītas ar datiem, Tas ir sistēmas adaptīvais dzinējspēks.
Pētnieki uzsver, ka heterogēna un autonoma kustība katra indivīda ļauj elastīgi sadarboties: : nevienam nav jāredz viss kopums; viņiem tikai jāpielāgo sava uzvedība saskarsmei ar kaimiņiem.
Šai Vidusjūras sugai parasti ir dažas skudras, kas veltītas barības meklēšanai, kas rada koordinācijas izaicinājumu. Pat ja tā, kolonija atrast optimālo punktu starp atklāšanu un izmantošanu, bez komandcentra.
No kontaktiem līdz tīklam: neironu modelis, kas to izskaidro
Lai izprastu šo parādību, komanda pielietoja a neironu modelis kurā Katra skudra tiek “aktivizēta” atbilstoši kontaktu biežumam. ar citiem tuvumā esošajiem. Ar šo vienkāršo noteikumu labirintā redzamie raksti tika atveidoti gan individuālā, gan kolonijas līmenī.
Modelis parādīja, ka mainīt indivīdu procentuālo daļu katrā lomā pārveido tīkla savienojamību un tās apkopošanas dinamiku, modulējošā efektivitāte ar ievērojamu jutību pret vides apstākļiem.
La jaunā savienojamība tas bija strukturēts un dinamisks: tā nepārtraukti mainās, bet saglabā telpiskas un laika likumsakarības, kas padara iespējamu ātru koordināciju bez globāliem signāliem vai hierarhijāmLai dziļāk izprastu, kā šie tīkli atgādina neironu mehānismus, skatiet sugu aizsardzība, izmantojot izkliedētas sistēmas.
Šo pieeju atbalsta empīriski pierādījumi, piedāvā a objektīvs kritērijs atšķirt un izmērīt izpētes un ekspluatācijas kustības un saistīt tās ar kolonijas galīgo sniegumu.
Kas tālāk: lietojumprogrammas un jomas, kas to var izmantot
Atklājuma lietderība sniedzas pāri bioloģijas robežām. Princips decentralizēta koordinācija var tikt pārnests uz daudzaģentu robotiku: robotu flotēm, kas sadarbojas bez centrālais kontrolieris, pielāgojot savas lomas atbilstoši uzdevumam.
Tas iedvesmo arī dizainu optimizācijas un meklēšanas algoritmi, kur jaunu risinājumu izpēte tiek apvienota ar jau daudzsološu risinājumu izmantošanu, tāpat kā kolonija to dara, līdzsvarojot savas divas lomas.
Paralēlisms attiecas arī uz citām izkliedētām sistēmām dabā, piemēram, imūnsistēma, kas paliek savienots un efektīvs bez "vadītāja", izmantojot lokālus signālus un izkliedētas informācijas integrāciju. Lai saprastu, kā skudru šķidrās smadzenes var iedvesmot jaunas mijiedarbības formas, pārskatiet Koordinācijas izpēte sarežģītās sistēmās.
Kopumā CEAB-CSIC darbs iezīmē stabilu sistēmu studijām kolektīvais intelekts bez hierarhijas, precizējot, kas metrikas un mehānismi uzturētu to sniegumu un kā tos var pārnest uz tehnoloģiskiem risinājumiem.
No šūnveida labirinta, kustību analīzes un neironu modeļa iegūtie pierādījumi visi saplūst ar vienu un to pašu ideju: Efektivitāte rodas no vienkāršām, labi saistītām mijiedarbībām, kur viņš līdzsvars starp izpēti un izmantošanu Tas nepārtraukti pielāgojas atbilstoši vides prasībām
