Ученые используют робота для понимания коммуникации муравьев

Команда ученых из Університету Брістоля розробила маленького робота, який допомагає їм зрозуміти, як муравьи навчають один одного. Робот був побудований для імітації поведінки кам’яних муравьїв, які покладаються на індивідуальне навчання.

Це індивідуальне навчання дозволяє мурав’ю, який відкрив краще гніздо, навчити іншого мурав’я шлях до нього.

Результати дослідження були опубліковані в Журналі експериментальної біології.

Понимание «обучения» муравьев

Це нове знання відкриває багато можливостей, оскільки воно означає, що важливі елементи навчання серед цих муравьїв тепер у великому ступені зрозумілі, а навчальний муравей може бути замінений машиною.

Одним з основних аспектів цього нового процесу навчання є те, що один муравій повільно веде іншого мурав’я по маршруту до нового гнізда. Наступний муравій достатньо вивчає маршрут, щоб повернутися додому і повести іншого мурав’я до нового гнізда. Цей процес триває один муравій за раз.

Найджел Френкс – професор школи біологічних наук Брістоля.

«Навчання так важливо в нашому житті, що ми витрачаємо багато часу на те, щоб інструктувати інших або бути навченими самими», – говорить професор Френкс. «Це повинно змусити нас задуматися, чи відбувається навчання серед тварин, які не є людьми. І, фактично, перший випадок, в якому навчання було продемонстровано суворо в іншій тварині, був у мурав’ях».

Команда вирішила краще зрозуміти це навчання, вважаючи, що якщо вони зможуть замінити вчителя, вони зрозуміють всі основні елементи процесу.

Конструювання і тестування роботів

Для цього дослідники побудували велику арену з відстанню між старим гніздом муравьїв, яке було спеціально зроблено низької якості, і новим покращеним гніздом. Для того, щоб спрямувати робота рухатися по прямому або хвилястому маршруту, команда поставила над ареною систему, яка могла рухатися туди і назад з маленьким ковзним роботом, прикріпленим до неї. Потім вони прикріпили привабливі залози від робочого мурав’я до робота, що дало йому феромони вчителя-мурав’я.

«Ми чекали, поки муравій покине старе гніздо, і поставили роботизований штифт, прикрашений привабливими феромонами, прямо перед ним», – сказав професор Френкс. «Штифт був запрограмований рухатися до нового гнізда або по прямому шляху, або по красивому хвилястому. Нам довелося дозволити роботові бути перерваним у його подорожі нами, щоб ми могли чекати, поки наступний муравій наздожене після того, як він оглянув навколишнє середовище, щоб вивчити орієнтири».

Коли муравій-наступник був приведений роботом до нового гнізда, ми дозволили йому оглянути нове гніздо, а потім, у свій час, почати свій шлях додому. Потім ми використали систему для автоматичного відстеження маршруту повернення мурав’я», – продовжував він.

Команда виявила, що робот успішно навчив маршрут учневим мурав’ям, і мурав’ї знали, як повернутися до старого гнізда, незалежно від того, чи вони брали прямий чи хвилястий шлях.

«Прямий шлях може бути швидшим, але хвилястий шлях дав би більше часу, протягом якого наступний муравій міг би краще вивчити орієнтири, щоб знайти свій шлях додому так же ефективно, як і по прямому шляху», – продовжував професор Френкс.

«Найважливіше, що ми могли порівняти результати мурав’їв, яких навчив робот, з тими, яких ми несли до місця нового гнізда і які не мали можливості вивчити маршрут. Навчені мурав’ї знайшли свій шлях додому значно швидше і успішніше».

У команду вчених також входили студенти-старшокурсники Джейкоб Подеста, який зараз є аспірантом у Йорку, і Едвард Джарвіс, колишній студент-магістр у лабораторії професора Френкса. У дослідженні також брали участь доктор Алан Ворклі і доктор Ана Сендова-Френкс.