КиберпанкДеталиТехнологии

Двигать предметы в тысячи раз тяжелее себя, а заодно — прогресс и науку: на что способны муравьи

Исследователи из Бристольского университета выяснили, что муравьи способны обучаться у роботов.

У муравьев самый большой мозг среди всех насекомых, ученые ценят их за интеллект и другие достоинства и часто используют в своих экспериментах, иногда – в довольно неожиданных.

Что произошло

Ученые сконструировали крошечного робота, который научил муравьев находить дорогу домой. Все для того, чтобы понять, как они обучают друг друга.

Досье

Муравьи одни из самых умных насекомых — они способны обучаться, феноменально ориентируются на местности и могут культивировать живые организмы для своих нужд.

Контекст

Муравьи двигают прогресс — например, ученые научили их «вынюхивать» рак. А еще эти насекомые вдохновили математиков на создание «муравьиного» алгоритма.

Тенденция

От исследователей «достается» не только муравьям. Ученые красят коров, подкрадываются к лягушкам и летают над пингвинами.

Что произошло

Ученые из Бристольского университета сконструировали крошечного робота для обучения муравьев, результатами своего эксперимента они поделились в статье в Journal of Experimental Biology.

  • В природе муравьи обучают друг друга прокладывать удобные маршруты с помощью бега в тандеме — опытное насекомое показывает дорогу своему подопечному. Как правило, после этого муравей-ученик в состоянии найти дорогу домой самостоятельно, а затем провести по новому пути сородичей.
  • Для эксперимента исследователи построили искусственную площадку с двумя гнездами: одно из них было старое и неудобное, второе — новое и более комфортное. 
  • От старого гнезда к новому было два варианта пути — прямой и извилистый. В качестве проводника переселенцам ученые предложили маленького робота, который пах как муравей, — эти насекомые следуют за сородичами по запаховому следу.
  • Когда муравей покидал старое гнездо, он вскоре натыкался на робота, который провожал его к новому гнезду по одной из траекторий. 
  • Оказалось, что после этого «ученик» возвращался в старое гнездо именно тем маршрутом, который ему указал робот, — то есть устройство передавало информацию так же эффективно, как и живой муравей. Кроме того, ​​обученные муравьи гораздо быстрее и успешнее находили дорогу домой, чем те, которые вынуждены были прокладывать путь самостоятельно. 

Как поясняет Naked Science, все это понадобилось, чтобы понять, как животные обучают друг друга и что им для этого нужно. 

Досье

У муравьев самый большой мозг среди всех насекомых, ученые ценят их за интеллект и другие достоинства. Вот некоторые из них.

  • Например, у этих насекомых талант к навигации: муравьи безошибочно находят дорогу домой — даже если сориентироваться необходимо в огромных пространствах, например в пустыне Сахара. 
  • Муравьи способны образовывать из своих тел «живые мосты» для пересечения водных или растительных преград.
  • Также они научились культивировать живые организмы, например тлей, для удовлетворения своих нужд. А еще они могут брать в плен представителей других видов муравьев, заставляя их работать на благо своей колонии.
  • Муравьи способны передавать информацию — показывать сородичам дорогу к источнику пищи и обучать потомство тому, как получить капельку сока от тлей. 
  • Кроме того, ученые полагают, что муравьи способны переносить предметы в тысячи раз тяжелее их самих и развивать скорость до 7,62 сантиметра в секунду (это как если бы человек смог бежать со скоростью 55 километров в час). 

Контекст

Уникальные способности муравьев вдохновляют ученых и двигают прогресс. 

  • Американские инженеры, наблюдая за этими насекомыми, спроектировали робота, который должен спасать людей из-под завалов. Пока они разработали компьютерный алгоритм, имитирующий поведение насекомых в тоннелях муравейника.
  • Способность муравьев к навигации вдохновила математиков на создание одного из самых эффективных алгоритмов быстрого решения задачи. Он официально называется «муравьиным», по-английски — ant colony optimization, сокращенно ACO.
  • А в 2022 году французские ученые заключили, что муравьи обладают острым обонянием, а учатся быстрее собак. Поэтому исследователи научили насекомых «вынюхивать» рак. Дело в том, что пораженные клетки по запаху отличаются от здоровых, — и насекомые способны это уловить. По мнению ученых, в дальнейшем их можно будет использовать в лабораториях для диагностики онкологических заболеваний.

Исследователи продолжают изучать муравьев и открывать у них все новые таланты. Для этого они проводят эксперименты, иногда — довольно неожиданные.

  • Например, мирмеколог из Ульмского университета Маттиас Виттлингер ранее доказал, что муравьи, когда ориентируются на местности, отмеряют расстояния шагами. Для этого ему пришлось прикрепить к их ногам крошечные ходули, сделанные из щетинок свиней, — выяснилось, что из-за этого муравьи сбиваются со счета и «прошагивают» больше, чем необходимо.
  • Также Виттлингер изучал, насколько для навигации муравьям необходимо зрение, — для этого он надевал им на глаза крошечные повязки. В результате он смог доказать, что насекомые ориентируются не только по шагам, но и «на глаз».
  • А в 2019 году ученые из Польши выяснили, что муравьи способны выжить в жестких условиях без пищи и света. Для этого наблюдали за насекомыми, обитающими в заброшенном ядерном бункере времен холодной войны. Насекомые смогли организоваться, питались сородичами и выживали так в течение многих лет. А выбравшись наружу, смогли реабилитироваться в родной колонии и быстро вернуться к привычной жизни.


Тенденция

От исследователей «достается» не только муравьям. С другими животными ученые проводят множество экспериментов, которые многим могут показаться странными.

  • Японские ученые покрасили коров. Этот эксперимент провели, чтобы разобраться, в чем эволюционное преимущество окраса зебр. Оказалось, что на полосатых животных мухи садились в 2 раза реже, чем на тех, у кого другой окрас. 
  • Другие японские ученые на протяжении 3 месяцев подкрадывались к лягушкам с острова Амамиосима в резиновых сапогах — чтобы оценить устойчивость их защитных реакций. Ученые записывали расстояние, на которое удалось подойти, прежде чем животное отпрыгивало. Выяснилось, что после того, как на остров завезли мангустов, земноводные стали пугливее.
  • Ученые из Шотландии приклеили листья к веткам, чтобы оценить интеллект каледонских воронов. Эти птицы способны делать орудия труда: из веток они изготавливают крючки, которыми достают личинок из-под коры. Причем для создания крючков они выбирают ветки строго определенного вида кустарника — и запутать умных птиц не могут даже «неправильные» листья, которые переклеили ученые. На что именно ориентируются вороны, исследователям еще предстоит узнать.
  • Биологи из международной группы включали комарам, помещенным в емкости с хомяками, дабстеп — все ради того, чтобы выяснить, как музыка влияет на половое и пищевое поведение насекомых, чувствительных к вибрациям. В ходе эксперимента комары, которым включили песню Scary Monsters and Nice Sprites, кусали хомяков реже, чем их собратья, которым предлагался «обед» в тишине. А спариваться под современную музыку комары вообще отказались.
  • А еще ученые в 2000 году 17 раз пролетели над стаей пингвинов на вертолете, чтобы опровергнуть миф о том, что птицы засматриваются на машины в небе, задирают голову и  опрокидываются на спину, после чего не могут подняться. Выяснилось, что пингвины игнорируют вертолет.
Копировать ссылкуСкопировано