Модель на основе гравитации уступила муравьям в головоломках
Простейшая физическая модель уступила муравьям в геометрических головоломках. К такому выводу пришли израильские учёные, опубликовавшие статью в Journal of The Royal Society Interface. Об этом рассказывает издание N + 1.
Чтобы приблизить симуляцию к насекомым, исследователям пришлось добавить в неё правила, подсказанные муравьиной механикой. Но самая трудная задача решалась только после ручной настройки. По мнению авторов, муравьи действуют не только за счёт физики, но и благодаря самоорганизации, названной коллективной когницией.
Отдельный муравей не может пронести груз сложной формы через узкий проход, а группа насекомых справляется. Крупные колонии действуют эффективнее маленьких: им нужно меньше попыток и времени. Секрет — в коллективной механике: у большой группы ниже ускорение и скорость, но выше инерция, поэтому груз при столкновении со стеной не отскакивает, а скользит вдоль. Лидер, задающий направление, периодически меняется, что тоже влияет на движение.
Учёные из института Вейцмана под руководством Офера Фейнермана создали симуляцию на основе гравитации и шума. Муравьям и модели предлагали пять задач с грузами в форме букв I, T и H и с одной или двумя щелями. В базовой версии на груз действовала сила, приложенная к центру масс, и случайный шум. Живые насекомые решали все задания, хотя успех зависел от размера группы: простейшую задачу с I-грузом группы любого размера решали в 75% случаев. Базовая модель одолела только эту головоломку; с остальными грузами она упиралась в стены и застревала.
Усложняя модель, учёные сместили точку приложения силы на периметр, добавили случайную смену лидера и заменили упругие столкновения неупругими. Это позволило пройти T и H по отдельности, но самая сложная комбинация с двумя щелями и H-грузом потребовала подбора параметров. Муравьи же адаптировались к каждой задаче самостоятельно. Авторы полагают, что у них работает коллективная когниция — самоорганизация, которая подстраивает физические параметры системы в реальном времени. Возможно, важную роль играет феромонный след от застрявшего груза и увеличение шума, когда муравьи тянут груз в разные стороны.
