科学家使用机器人来理解蚂蚁的交流

布里斯托大学的一组科学家开发了一个小型机器人，帮助他们了解蚂蚁如何相互教学。该机器人被设计成模仿岩蚁的行为，岩蚁依靠一对一的教学。

这种一对一的教学使得发现更好巢穴的蚂蚁能够教导另一个个体蚂蚁如何到达那里。

该团队的研究结果发表在了 Journal of Experimental Biology 上。

理解“教学”蚂蚁

这种新知识开启了许多可能性，因为它意味着这些蚂蚁的教学中的重要元素现在基本上被理解了，教学蚂蚁可以被机器替代。

这种新教学过程的主要方面之一涉及一只蚂蚁带领另一只蚂蚁缓慢地沿着一条路线到达新的巢穴。跟随的蚂蚁足够地学习路线，从而能够返回家园并带领另一只蚂蚁到新的巢穴。这个过程一次只进行一只蚂蚁。

奈吉尔·弗兰克斯是布里斯托尔大学生物科学学院的教授。

“教学在我们自己的生活中非常重要，我们花费大量时间要么教导他人，要么被教导，”弗兰克斯教授说。“这应该使我们想知道是否在非人类动物中真正存在教学。事实上，第一个被严格证明的教学案例是在蚂蚁中。”

该团队出于更好地理解这种教学的愿望，认为如果他们能够替换教师，他们将基本上理解整个过程的主要元素。

构建和测试机器人

为了实现这一点，研究人员构建了一个大型竞技场，蚂蚁的旧巢与新巢之间有一定距离，旧巢故意设计成质量较低。为了使机器人沿着直线或波浪线路行进，团队在竞技场上方放置了一个桥式起重机，可以来回移动，并附着一个小型滑动机器人。然后，他们将工蚁的吸引性腺体附着在机器人上，使其具有蚂蚁教师的信息素。

“我们等待一只蚂蚁离开旧巢，然后将机器人针头，带有吸引性的信息素，直接放在它前面，”弗兰克斯教授说。“针头被编程为朝着新巢移动，或者沿着一条美丽的波浪线路。我们必须允许机器人在其旅途中被中断，由我们来等待跟随的蚂蚁在它环顾四周学习地标之后赶上。”

当跟随的蚂蚁被机器人带到新巢时，我们允许它检查新巢，然后在它自己的时间内开始返回的旅程。我们然后使用桥式起重机自动跟踪返回的蚂蚁的路径，”他继续说。

该团队发现机器人成功地教会了学徒蚂蚁路线，无论它们走的是蜿蜒还是直线路径，蚂蚁都知道如何返回旧巢。

“一条直线路径可能更快，但一条蜿蜒路径将提供更多时间让跟随的蚂蚁更好地学习地标，以便它能够像走直线路径一样高效地找到回家的路，”弗兰克斯教授继续说。

“关键是，我们可以将机器人教导的蚂蚁的表现与我们直接带到新巢的蚂蚁进行比较，这些蚂蚁没有机会学习路线。被教导的蚂蚁找到回家的路更快、更成功。”

科学家团队还包括本科生雅各布·波德斯塔，他目前是约克大学的博士生，以及爱德华·贾维斯，他是弗兰克斯教授实验室的前硕士生。参与该研究的还有艾伦·沃克利博士和安娜·森多娃-弗兰克斯博士。