สะพาน ทางหลวง นั่งร้าน: วิศวกรรมที่น่าทึ่งของกองทัพมดสามารถสอนให้เราสร้างได้ดีขึ้นได้อย่างไร

สะพาน ทางหลวง นั่งร้าน: วิศวกรรมที่น่าทึ่งของกองทัพมดสามารถสอนให้เราสร้างได้ดีขึ้นได้อย่างไร

มดกองทัพ ( Eciton burchellii ) เป็นที่รู้จักจากการจู่โจมหาอาหารมากมาย มดหลายแสนตัวไหลออกจากรังเหมือนแม่น้ำ บินไปทั่วป่าขณะที่พวกมันล่าเหยื่ออะไรก็ตามที่ไม่สามารถหนีจากฝูงได้

การจู่โจมเหล่านี้ถือเป็นภารกิจที่ยิ่งใหญ่ การโจมตีครั้งเดียวสามารถกว้าง 20 เมตรและยาว 100 เมตร ประกอบด้วยมดมากกว่า 200,000 ตัว วิ่งด้วยความเร็ว 13 เซนติเมตรต่อวินาที และจับเหยื่อได้มากถึง 3,000 ชิ้นต่อชั่วโมง

เพื่อให้แน่ใจว่าการจราจรจะคล่องตัว กองทัพมดจะสร้างทางหลวง

และสะพานไปตามพื้นป่าขรุขระ โครงสร้างเหล่านี้สร้างขึ้นจากมดงานที่รวมร่างกายเข้าด้วยกัน

วิธีที่มด ตาบอดตัวจิ๋วเหล่านี้จัดการเพื่อประสานโครงสร้างแบบไดนามิกเหล่านี้ยังไม่เป็นที่ทราบมากนัก แต่การศึกษาใหม่ทำให้เราเข้าใกล้คำตอบมากขึ้น

นอกจากนี้ยังแนะนำแบบจำลองทางคณิตศาสตร์สำหรับวิธีการสร้างนั่งร้าน ซึ่งอาจมีความเกี่ยวข้องกับสาขาวิศวกรรมหลายสาขา นั่งร้านเพื่อความปลอดภัยของกองทัพมด การวิจัยแสดงให้เห็นว่านั่งร้านทำหน้าที่เหมือนตาข่ายนิรภัยสำหรับหามดกองทัพ พวกเขาป้องกันไม่ให้มดเดินลื่นล้มเมื่อเส้นทางของพวกมันวิ่งไปตามพื้นที่สูงชัน

ผู้เขียนสะกดรอยตามป่าปานามาเพื่อค้นหาฝูงมด จากนั้นจึงเปลี่ยนเส้นทางของพวกมันไปตามแท่นที่สามารถเอียงได้ระหว่าง 20 ถึง 90 องศาจากตำแหน่งแนวนอน

มดไม่ค่อยสร้างโครงนั่งร้านบนทางลาดชันน้อยกว่า 40 องศา ในขณะที่ความลาดเอียงที่สูงชันทำให้โครงสร้างมีขนาดใหญ่ขึ้นและเติบโตเร็วขึ้น โครงนั่งร้านยังมีแนวโน้มที่จะสร้างขึ้นเมื่อคนงานจำนวนมากกำลังขนส่งเหยื่อที่มีน้ำหนักมาก

และเมื่อนั่งร้านเข้าที่แล้ว จำนวนมดที่ตกลงมาจะลดลงจนเกือบเป็นศูนย์ แม้ว่าจะข้ามพื้นผิวแนวตั้งก็ตาม

มดเป็นเจ้าแห่งสถาปัตยกรรมส่วนรวม สิ่งมีชีวิตหลายชนิดได้รับการบันทึกไว้ว่าประกอบขึ้นเองเป็นโครงสร้างที่ใช้งานได้เพื่อเอาชนะความท้าทายในถิ่นที่อยู่ของพวกมัน

ตัวอย่างเช่น มดทอผ้า (ในสกุลOecophylla ) เรียงตัวกันเป็นกลุ่มเพื่อสร้าง “โซ่ดึง” ทำหน้าที่เป็นเครื่องกว้านที่มีชีวิตเพื่องอใบไม้เข้าด้วยกันเมื่อสร้างรังบนยอดไม้

อย่างไรก็ตาม กองทัพมด (ในสกุลEciton ) เชี่ยวชาญความสามารถนี้

และขยายความสามารถนี้ไปในเกือบทุกแง่มุมของชีววิทยาของพวกมัน ในการออกหาอาหารเพียงครั้งเดียว มดกองทัพสามารถสร้างหลุมบ่อได้หลายร้อยแห่ง

สะพานของพวกเขาซึ่งมีความยาวหลายตัวเท่าตัวมดช่วยให้พวกมันเดินผ่านพื้นดินที่ไม่ปกติของป่าฝนในอเมริกากลางและอเมริกาใต้ได้ง่ายขึ้น ในตอนท้ายของแต่ละวันฝูงทั้งหมดจะรวมกันเป็นรังแขวนขนาดใหญ่ที่เรียกว่า “bivouac”

สิ่งนี้ทำได้โดยปราศจากผู้นำหรือพิมพ์เขียวจากภายนอก แต่ละคนสามารถตอบสนองต่อปฏิสัมพันธ์ในท้องถิ่นกับเพื่อนบ้านและการเปลี่ยนแปลงในสภาพแวดล้อมเท่านั้น

การค้นพบว่าปฏิสัมพันธ์แบบตัวต่อตัวเหล่านี้นำไปสู่การสร้างกลุ่มที่ซับซ้อนได้อย่างไร นำเสนอความท้าทายสำหรับนักชีววิทยาและเป็นโอกาสทองสำหรับวิศวกร

สัมผัสคลื่นลูกคลื่นอันน่าหลงใหลที่ไหลผ่านฝูงนกกิ้งโครงขณะที่พวกมันหลบหลีกผู้ล่าในอากาศ หรือคลื่นหลบหนีที่รวดเร็วดุจสายฟ้าที่เห็นได้จากฝูงปลา การประสานงานดังกล่าวเคยคิดว่าเป็นผลมาจากการสื่อสารทางโทรจิตระหว่างสมาชิกในกลุ่ม

ปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์ทราบแล้วว่าปฏิสัมพันธ์แบบตัวต่อตัวแบบธรรมดาสามารถรวมกันได้มากกว่าผลรวมของส่วนต่างๆ ซึ่งอธิบายได้มากมายเกี่ยวกับรูปแบบระดับกลุ่ม แต่พวกเขายังไม่เข้าใจอย่างถ่องแท้ถึงวิธีการรวมและกรองข้อมูลในระดับบุคคลเพื่อแปลเป็นการตอบสนองระดับกลุ่ม

การวิจัยเมื่อเร็วๆ นี้เกี่ยวกับโครงนั่งร้านกองทัพมดให้ข้อมูลเชิงลึกใหม่ในด้านนี้ โดยการพัฒนาแบบจำลองทางทฤษฎีของการสร้างโครงนั่งร้านที่เน้นกลไกง่ายๆ

นั่นคือ: มดสามารถรับรู้ได้ว่าพวกมันลื่นไถลไปมากเพียงใด และมีแนวโน้มที่จะหยุดและเข้าร่วมนั่งร้านเมื่ออัตราการลื่นไถลสูง

มดไม่จำเป็นต้องสื่อสารกันหรือประเมินขนาดของโครงสร้าง คุณสมบัติของกลุ่มได้รับการแก้ไขโดยบุคคลทั่วไปที่รับรู้และแก้ไขข้อผิดพลาดของตนเอง

แอพพลิเคชั่นในอนาคต

ความสามารถในการสร้างโครงสร้างที่ซับซ้อนและปรับเปลี่ยนได้โดยใช้ปริมาณการตรวจจับและการประมวลผลข้อมูลขั้นต่ำนั้นมีค่าอย่างยิ่งต่อสาขาวิศวกรรมหลายสาขา

มันสามารถช่วยในการผลิตผลิตภัณฑ์ทางชีวภาพอย่างรวดเร็ว (การผลิตทางชีวภาพ) การออกแบบวัสดุที่สามารถซ่อมแซมตัวเองได้ เช่น โลหะหรือพลาสติกที่สามารถซ่อมแซมตัวเองได้เมื่อเกิดความเสียหาย และในฝูงหุ่นยนต์

มดทอผ้าสร้างห่วงโซ่ที่แขวนอยู่ ดานิเอเล่ คาร์เลสโซ่

ตัวอย่างเช่น ฝูงหุ่นยนต์ที่เรียบง่าย ราคาถูก และใช้งานได้จำนวนมากสามารถนำไปใช้ในการสำรวจสภาพแวดล้อมที่เป็นอันตรายอย่างอิสระ เช่น เขตภัยพิบัติ

ฝูงสัตว์สามารถประกอบตัวเองเป็นโครงสร้างที่อาจช่วยเชื่อมช่องว่างขนาดใหญ่หรือค้ำยันอาคารที่พังยับเยิน ในขณะเดียวกันก็ค้นหาและช่วยเหลือผู้รอดชีวิต

สิ่งสำคัญคือ ความสามารถเหล่านี้ไม่จำเป็นต้องตั้งโปรแกรมอย่างชัดเจนในพฤติกรรมของหุ่นยนต์

แต่ความสามารถจะ “เกิดขึ้น” จากกฎง่ายๆ เกี่ยวกับวิธีที่หุ่นยนต์ควรมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน ทำให้ฝูงสัตว์สามารถปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมใหม่ได้อย่างที่ไม่เคยเป็นมาก่อน

เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน์