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《实验生物学杂志》上。实验生物学杂志。

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。

这种新教学过程的一个主要方面是，一只蚂蚁带领另一只蚂蚁缓慢地沿着一条路线到达新巢。跟随的蚂蚁足够地学习了这条路线，以便它能够返回家园并带领另一只蚂蚁到达新巢。这一过程一次只有一只蚂蚁。

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，要么被他人教导，”弗兰克斯教授说。“这应该使我们怀疑教学是否真的发生在非人类动物中。事实上，教学在任何其他动物中被严格证明的第一例就是在蚂蚁中。”

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所有主要元素。

构建和测试机器人

为了实现这一目标，研究人员构建了一个大型竞技场，竞技场中有旧巢和新巢之间的距离，旧巢故意设计成质量较低。他们在竞技场上方放置了一个可以来回移动的桥架，桥架上附着一个小型滑动机器人。他们然后将工蚁的香腺附着在机器人上，给予它蚂蚁教师的信息素。

“我们等待一只蚂蚁离开旧巢，然后将带有吸引性信息素的机器人针头直接放在它前面，”弗兰克斯教授说。“针头被编程为向新巢移动，沿着直线或美丽的曲线路径。我们不得不允许机器人在其旅途中被中断，我们等待跟随的蚂蚁赶上后，机器人会等待跟随的蚂蚁学习地标后再开始其回家的旅程。”

当跟随的蚂蚁被机器人带领到新巢时，我们允许它检查新巢，然后在它自己的时间内开始回家的旅程。我们使用桥架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，蚂蚁知道如何返回旧巢，无论它们走的是直线还是曲线路径。

“直线路径可能更快，但曲线路径会提供更多时间让跟随的蚂蚁更好地学习地标，这样它就可以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。

“最关键的是，我们可以将机器人教导的蚂蚁的表现与我们带到新巢地点且没有机会学习路线的蚂蚁的表现进行比较。被教导的蚂蚁找到回家的路比其他蚂蚁更快、更成功。”

该科学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，和爱德华·贾维斯，他曾是弗兰克斯教授实验室的硕士生。艾伦·沃克利博士和阿娜·森多瓦-弗兰克斯博士也参与了这项研究。