Para Ahli Belajar Algoritma Pembuatan Terowongan Tanah dari Semut, Bisa Diterapkan untuk Robot
JAKARTA - Koloni semut dapat membuat rumah dan terowongan beberapa meter di bawah tanah yang menampung jutaan serangga dan bertahan selama beberapa dekade. Padahal terowongan itu dibuat tanpa menggunakan mesin dan bahan penguat.
Rahasia struktur arsitektur yang mengesankan ini diungkap oleh pencitraan sinar-X tiga dimensi dan simulasi komputer, dan dapat digunakan untuk mengembangkan mesin penambangan robot.
José Andrade di California Institute of Technology dan rekan-rekannya membuat miniatur koloni semut dalam wadah yang menampung 500 mililiter tanah dan 15 semut pemanen barat (Pogonomyrmex occidentalis). Posisi setiap semut dan setiap butir tanah kemudian ditangkap oleh pemindaian sinar-X resolusi tinggi setiap 10 menit selama 20 jam.
Hasil sinar-X memberi peneliti perincian yang tepat tentang bentuk setiap terowongan dan butir mana yang dihilangkan untuk membuatnya. Tim kemudian membuat model komputer menggunakan pemindaian tersebut untuk memahami gaya yang bekerja pada terowongan.
Ukuran, bentuk dan orientasi setiap butir dibuat kembali dalam model dan arah dan ukuran gaya pada setiap butir dapat dihitung, termasuk gravitasi, gesekan dan kohesi yang disebabkan oleh kelembaban. Model ini akurat dengan resolusi pemindai 0,07 milimeter.
Hasilnya menunjukkan bahwa gaya di dalam tanah cenderung membungkus sumbu terowongan saat semut menggali, membentuk apa yang tim sebut "lengkungan" di tanah yang memiliki diameter lebih besar daripada terowongan itu sendiri.
Ini mengurangi beban yang bekerja pada partikel tanah di dalam lengkungan, tempat semut membangun terowongan mereka. Akibatnya, semut dapat dengan mudah menghilangkan partikel-partikel ini untuk memperpanjang terowongan tanpa menyebabkan keruntuhan. Lengkungan juga membuat terowongan lebih kuat dan lebih tahan lama.
“Kami secara naif mengira semut mungkin sedang bermain Jenga, mereka mengetuk, mungkin menggoyangkan butiran, mungkin mereka bahkan meraih butiran yang paling tidak tahan,” kata Andrade.
Dia mengatakan sekarang jelas bahwa semut tampaknya tidak tahu apa-apa tentang kekuatan dan tidak menunjukkan tanda-tanda pengambilan keputusan, melainkan mengikuti algoritma perilaku yang sangat sederhana yang telah berkembang dari waktu ke waktu.
Semut cenderung menggali terowongan yang relatif lurus yang turun pada sudut istirahat – lereng di mana material granular secara alami membentuk gundukan – yang dalam kasus ini sekitar 40 derajat. Mereka juga memilih butiran yang tepat untuk dibuang untuk membuat lengkungan pelindung di atas.
Baca juga:
“Dengan cara yang luar biasa mereka menemukan teknik penggalian yang sejalan dengan hukum fisika, tetapi sangat efisien,” kata Andrade.
Tim percaya bahwa jika algoritme perilaku dapat dianalisis lebih lanjut dan pada akhirnya direplikasi, maka ia dapat menemukan aplikasi dalam robot penambangan otomatis. Baik di Bumi atau di planet lain di mana bisnis penambangan yang sudah berisiko akan lebih berbahaya bagi manusia.