Kiến Không Bao Giờ Bị Kẹt Trong Tắc Đường. Đây Là Lý Do

Kiến nổi tiếng với khả năng tổ chức luồng giao thông tập thể khi tìm kiếm thức ăn, nhưng cách họ thực hiện điều này vẫn chưa được hiểu đầy đủ. Ngay cả trong điều kiện dày đặc và đông đúc, các tổ kiến vẫn duy trì được luồng giao thông mượt mà và hiệu quả bằng cách điều chỉnh hành vi của mình để thích ứng với tình huống thay đổi, theo một nghiên cứu mới đăng trên tạp chí eLife.

Kiến là một ví dụ điển hình về hành vi tập thể. Một vài con kiến cách xa nhau hành xử giống như các con kiến cá nhân. Nhưng đặt đủ số lượng chúng gần nhau, chúng hành xử giống như một đơn vị duy nhất, thể hiện cả tính chất rắn và lỏng. Có nhiều nghiên cứu trong thập kỷ qua xoay quanh hành vi tập thể của những loài côn trùng hấp dẫn này.

Ví dụ, vào năm 2008, các nhà khoa học Đức đã xây dựng một con đường cao tốc kiến nhỏ trong phòng thí nghiệm, với các điểm giao cắt tương đương, để kiến có thể điều hướng giữa tổ và một nguồn thức ăn ngọt. Sau đó, các nhà khoa học theo dõi cách kiến nhanh chóng tìm ra con đường ngắn nhất giữa hai điểm. Bạn sẽ mong đợi tắc đường xảy ra gần các điểm giao cắt, như trên các con đường cao tốc của con người. Thay vào đó, mỗi khi một con đường bắt đầu tắc nghẽn, các con kiến trở về tổ sẽ chặn đứng các con kiến đi theo hướng ngược lại, buộc chúng phải tìm con đường thay thế.

Năm ngoái, phòng thí nghiệm của nhà vật lý Daniel Goldman tại Đại học Georgia nghiên cứu cách mà kiến ​​lửa tối ưu hóa quá trình đào đường của chúng. Những con đường đó hẹp, chỉ đủ chỗ cho hai con kiến đi ngang, nhưng hiếm khi xảy ra tắc đường. Khi một con kiến gặp một đường hầm mà đã có các con kiến khác đang làm việc, nó rút lui để tìm một con đường khác. Cũng giúp rằng chỉ một phần nhỏ của tổ đàn đang đào đường vào bất kỳ thời điểm nào: 30 phần trăm trong số họ thực hiện 70 phần trăm công việc.

Đối với nghiên cứu mới nhất này, các nhà khoa học từ Trung tâm Nghiên cứu về Cognition Động vật tại Đại học Toulouse và Đại học Arizona thực hiện thí nghiệm với kiến ​​Argentina (Linepithema humile). Họ kết nối mỗi tổ kiến với một nguồn thức ăn qua các cầu. Họ sử dụng cầu có độ rộng khác nhau (5 mm, 10 mm và 20 mm) với các tổ kiến có kích thước khác nhau (từ 400 đến 25,600 con kiến), nhằm kiểm soát mật độ (tức là số lượng côn trùng trên một đơn vị diện tích). Sau đó, các nhà khoa học theo dõi lưu lượng kiến ​​qua 170 thí nghiệm, ghi lại tốc độ lưu thông (số lượng kiến ​​di chuyển trên một quãng đường nhất định trong một đơn vị thời gian), tốc độ di chuyển của kiến, và số lần va chạm giữa kiến.

Các nhà nghiên cứu phát hiện rằng luồng giao thông vẫn diễn ra mượt mà và ổn định ngay cả khi cầu đạt 80% sức chứa. (So sánh với người đi bộ hoặc lái xe, luồng giao thông bắt đầu chậm lại khi sức chứa vượt quá 40%). Bí mật của kiến là gì? Kiến ​​tự điều chỉnh, điều chỉnh các "quy tắc" khi cần thiết khi mọi thứ bắt đầu trở nên đông đúc.

Các tác giả viết:

Khi mật độ trên đường tăng lên, kiến có vẻ có khả năng đánh giá tình trạng đông đúc cục bộ và điều chỉnh tốc độ của mình để tránh mọi gián đoạn của luồng giao thông. Hơn nữa, kiến tự kiềm chế không bước vào con đường đông đúc và đảm bảo rằng sức chứa của cầu [giá trị tối đa của lưu lượng cho phép theo độ rộng của cầu] không bao giờ bị vượt quá.

Tất nhiên, kiến không phải chịu các ràng buộc giống như những quy tắc giao thông phiền toái đòi hỏi tài xế phải dừng lại khi đèn đỏ, thậm chí khi không có xe nào khác nằm trong tầm nhìn. "Tắc đường là phổ biến trong xã hội con người khi mỗi người đều đang theo đuổi mục tiêu cá nhân của mình," các tác giả viết. "Ngược lại, kiến chia sẻ một mục tiêu chung: sự sống còn của tổ đàn, do đó họ được kỳ vọng hành động hợp tác để tối ưu hóa việc đưa thức ăn trở lại tổ."

Càng tốt họ có thể kiểm soát giao thông dọc theo con đường tìm kiếm thức ăn, họ càng hiệu quả mang thức ăn trở lại tổ. Đó là một trong những lý do tại sao việc mở rộng đường cao tốc không giảm tắc nghẽn giao thông con người—có một xung đột lợi ích tự nhiên giữa những gì có lợi cho cá nhân chúng ta và những gì có lợi cho cộng đồng chúng ta, kết quả là thời gian đi lại tăng thêm 30%, theo một nghiên cứu khác năm 2008. (Các tác giả đặt tên cho nó là "Giá của Anarchy.") Đóng cửa một số con đường lựa chọn—giống như chặn đứng con kiến đi ngược lại—hiệu quả hơn, vì nó buộc tài xế phải hành động như kiến và tìm các con đường tối ưu thay thế.

Cơ chế mà kiến ​​sử dụng để đạt được điều này vẫn là bí ẩn, nhưng chúng ta vẫn có thể học được các nguyên tắc hữu ích bằng cách nghiên cứu cách chúng tập trung cùng nhau. Một tổ kiến ​​cơ bản là một hệ thống lớn của các hạt tương tác và, do đó, đối với các nhà nghiên cứu làm việc trong sinh học phân tử, vật lý thống kê và viễn thông, giữa các lĩnh vực khác nhau. Những bài học học được cũng có thể một ngày nào đó làm cho việc lập trình đội xe tự động tương tác hiệu quả như kiến ​​trở nên khả thi.

DOI: eLife, 2019. 10.7554/eLife.48945.001 (Về DOIs).

Câu chuyện này ban đầu xuất hiện trên Ars Technica.

Những điều tuyệt vời khác trên Mytour

• Phiêu lưu của Neil Young trên biên giới độ phân giải cao
• Một kỹ thuật Crispr mới có thể sửa chữa gần như tất cả các bệnh di truyền
• Hành trình để có được những bức ảnh về tàu con thoi đầu tiên của Liên Xô
• Sự chết của ô tô đã được phóng đại nhiều
• Tại sao một nền tảng an toàn từ chối xác minh hai yếu tố
• 👁 Chuẩn bị cho thời đại video deepfake; và, đồng thời, kiểm tra tin tức mới nhất về trí tuệ nhân tạo
• ✨ Tối ưu hóa cuộc sống gia đình của bạn với những lựa chọn tốt nhất của đội Gear chúng tôi, từ máy hút bụi tự động đến đến nệm giá rẻ đến loa thông minh.