Naast hun vervelende steken staan legermierenkolonies vaak bekend om hun verbazingwekkende, ingewikkelde staaltjes van architectuur waarbij ze hun eigen lichaam gebruiken. Wanneer groepen die op werkmieren jagen obstakels tegenkomen zoals gevallen boomtakken, gaten in bladeren of kleine stroompjes, zullen de kleine insecten hun krachten bundelen om een brug te creëren waar de overgebleven broermieren over kunnen steken. Even indrukwekkend als verontrustend: dit zijn tenslotte levende, kruipende gebouwen. Maar één onderzoeksteam bestudeert niet de coördinatie tussen kleine foutjes ten behoeve van toekomstige bouwprojecten; ze onderzoeken hoe robots het teamwerk van het leger kunnen nabootsen.
“Legermieren creëren structuren met behulp van gedecentraliseerde processen van collectieve intelligentie”, legt Isabella Muratore uit, een postdoctoraal onderzoeker aan het New Jersey Institute of Technology, gespecialiseerd in constructietechnieken voor legermieren. PopSci via e-mail. “Dit betekent dat elke mier een reeks regels volgt over hoe hij zich moet gedragen op basis van zintuiglijke input en dit leidt tot het creëren van architecturale vormen zonder de noodzaak van voorafgaande planning of bevelen van een leider.”
[Related: These robots reached a team consensus like a swarm of bees.]
Samen met ingenieurs van het NJIT en de Northwestern University ontwikkelden Muratore en haar collega-entomologen een reeks tests die bedoeld waren om de mierenreacties van legerarbeiders en logistieke reacties op omgevingsobstakels te meten. Nadat hij obstakels in de bospaden van de mieren had geplaatst, registreerde en analyseerde Muratore de daaropvolgende aanpassingen van de kudde om hun routes voort te zetten. Met behulp van eerder modelwerk testte het team ook of de mierenbruggen bestand waren tegen plotselinge, kleine veranderingen in de lengte van obstakels met behulp van een aanpasbaar afstandsapparaat.
Muratore en anderen presenteerden onlangs hun bevindingen op de conferentie van de Entomological Society of America dit jaar. Volgens hun observaties kiezen legermieren er over het algemeen voor om bruggen te bouwen op de meest efficiënte locaties: plaatsen die breed genoeg zijn om een bouwproject te vereisen en daarbij zo min mogelijk mieren te gebruiken. Het aantal bruggen dat nodig is tijdens een verblijf heeft ook invloed op de collectieve beslissingen van de mieren over de toewijzing van middelen.
David Hu, een technisch professor aan het Georgia Institute of Technology die zich heeft geconcentreerd op de structuren van vuurmiervlotten tijdens overstromingen, vergeleek de insecten onlangs met neuronen in een groot, griezelig brein terwijl hij praatte met NPR over het onderwerp. In plaats van dat individuele mieren de afmetingen en locaties van de brug bepalen, draagt elke mier op zijn eigen kleine manier bij aan de beslissingen.
[Related: Robot jellyfish swarms could soon help clean the oceans of plastic.]
Muratore en haar medewerkers geloven dat de samenwerkingsvaardigheden van de legermier ingenieurs binnenkort kunnen helpen bij het programmeren van zwermen robots op basis van de principes van het gedrag en de hersenen van het insect. Mieren variëren per soort, maar ze kunnen nog steeds een verrassende hoeveelheid informatie in hun hersenen van ongeveer 1,1 microliter stoppen.
Voor het repliceren van die hersenkracht zijn relatief lage energiekosten nodig. Het opschalen naar een groot aantal robots zou relatief goedkoop kunnen blijven, terwijl de functionaliteit ervan exponentieel zou toenemen. Dit zou hen in staat kunnen stellen zich “flexibel aan te passen aan verschillende uitdagingen, zoals het verbinden om op de meest efficiënte manier bruggen te vormen over gaten van verschillende lengtes”, schrijft Muratore. PopSci.
Robotachtig teamwerk is van cruciaal belang voor de inzet van machines in tal van industrieën en scenario’s, van ruimteverkenning tot oceaanopruimingsprojecten en zoek- en reddingsacties in gebieden die te gevaarlijk zijn voor mensen om te betreden. In deze gevallen bespaart een snelle en efficiënte coördinatie niet alleen tijd en energie, maar kan het ook levens redden.