Naukowcy wykorzystują robota do zrozumienia komunikacji mrówek

Zespół naukowców z Uniwersytetu w Bristolu opracował małego robota, który pomaga im zrozumieć, jak mrówki uczą się nawzajem. Robot został zbudowany, aby naśladować zachowanie mrówek skalnych, które polegają na indywidualnych lekcjach.

To indywidualne nauczanie pozwala mrówce, która odkrywa lepsze gniazdo, nauczyć inną mrówkę drogi do niego.

Wyniki badań zespołu zostały opublikowane w Journal of Experimental Biology.

Poznanie „nauczających” mrówek

Ta nowa wiedza otwiera wiele możliwości, ponieważ oznacza, że ważne elementy nauczania wśród tych mrówek są teraz w dużej mierze zrozumiane, a mrówka nauczająca może być zastąpiona przez maszynę.

Jednym z głównych aspektów tego nowego procesu nauczania jest to, że jedna mrówka prowadzi inną mrówkę powoli wzdłuż trasy, aby dotrzeć do nowego gniazda. Następna mrówka uczy się trasy wystarczająco, aby móc wrócić do domu i poprowadzić inną mrówkę do nowego gniazda. Ten proces trwa jeden mrówka za razem.

Nigel Franks jest profesorem w Szkole Nauk Biologicznych w Bristolu.

„Nauczanie jest tak ważne w naszym życiu, że spędzamy dużo czasu, albo ucząc innych, albo będąc sami nauczani”, mówi prof. Franks. „To powinno nas skłonić do zastanowienia, czy nauczanie występuje również u nie-ludzkich zwierząt. I, w rzeczywistości, pierwszy przypadek, w którym nauczanie zostało udowodnione w sposób rygorystyczny u innego zwierzęcia, był u mrówki”.

Zespół postanowił lepiej zrozumieć to nauczanie, uważając, że jeśli będą mogli zastąpić nauczyciela, to zrozumieją wszystkie główne elementy procesu.

Budowa i testowanie robotów

Aby to osiągnąć, badacze zbudowali duże arena z odległością między starym gniazdem mrówek, które zostało celowo zrobione, aby być niskiej jakości, a nowym i ulepszonym gniazdem. Aby skierować robota, aby poruszał się wzdłuż prostej lub falistej trasy, zespół umieścił suwnicę na górze areny, która mogła poruszać się tam i z powrotem z małym, przesuwanym robotem do niej przyłączonym. Następnie przyłączyli atrakcyjne gruczoły zapachowe z robotem, co dało mu feromony nauczyciela mrówek.

„Czekaliśmy, aż mrówka opuści stare gniazdo i umieściliśmy pin robota, ozdobiony atrakcyjnymi feromonami, bezpośrednio przed nią”, mówi prof. Franks. „Pinhead został zaprogramowany, aby poruszać się w kierunku nowego gniazda albo prosto, albo po pięknej, sinusoidalnej ścieżce. Musieliśmy pozwolić, aby robot został przerwany w swojej podróży, przez nas, aby mogliśmy czekać, aż następna mrówka dogoni po tym, jak obejrzała się, aby nauczyć się punktów orientacyjnych”.

Gdy mrówka, która była prowadzona przez robota, dotarła do nowego gniazda, pozwoliliśmy jej, aby mogła je zbadać, a następnie, we własnym czasie, zaczęła swoją podróż powrotną. Następnie użyliśmy suwnicy, aby automatycznie śledzić ścieżkę powrotu mrówki”, kontynuował.

Zespół odkrył, że robot pomyślnie nauczył trasę mrówek, a mrówki wiedziały, jak wrócić do starego gniazda, niezależnie od tego, czy szły prosto, czy wijąc się.

„Prosta trasa może być szybsza, ale trasa wijąca się zapewnia więcej czasu, aby następna mrówka mogła lepiej nauczyć się punktów orientacyjnych, aby mogła wrócić do domu tak efektywnie, jak gdyby szła prosto”, kontynuował prof. Franks.

“Co jest najważniejsze, mogliśmy porównać wyniki mrówek, których robot nauczył, z tymi, które przynieśliśmy na miejsce nowego gniazda i które nie miały okazji nauczyć się trasy. Nauczane mrówki znalazły drogę powrotną znacznie szybciej i skuteczniej.”

Zespół naukowców obejmował również studentów, Jacoba Podestę, obecnego studenta doktoranckiego w Yorku, i Edwarda Jarvisa, byłego studenta magisterskiego w laboratorium profesora Franka. W badaniu uczestniczyli również Dr Alan Workley i Dr Ana Sendova-Franks.