الخبراء تعلم خوارزمية لصنع أنفاق التربة من النمل، ويمكن تطبيقها على الروبوتات
جاكرتا - يمكن لمستعمرات النمل إنشاء منازل وأنفاق على بعد عدة أمتار تحت الأرض تؤوي ملايين الحشرات وتستمر لعقود. على الرغم من أن النفق تم دون استخدام الآلات ومواد التعزيز.
تم الكشف عن أسرار هذا الهيكل المعماري المثير للإعجاب من خلال التصوير بالأشعة السينية ثلاثي الأبعاد والمحاكاة الحاسوبية ويمكن استخدامها لتطوير آلات التعدين الروبوتية.
خوسيه أندرادي في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا وزملاؤه إنشاء مستعمرات النمل مصغرة في حاويات التي تحتوي على 500 ملليلتر من التربة و 15 النمل الحصاد الغربية (Pogonomyrmex occidentalis). ثم تم التقاط مواقع كل نملة وكل حبة تربة عن طريق الأشعة السينية عالية الدقة كل 10 دقائق لمدة 20 ساعة.
وأعطت نتائج الأشعة السينية الباحثين تفاصيل دقيقة عن شكل كل نفق والحبوب التي أزيلت لإنشائها. ثم أنشأ الفريق نموذج كمبيوتر باستخدام عمليات المسح لفهم القوى التي تعمل على الأنفاق.
يتم إعادة إنشاء حجم وشكل واتجاه كل حبة في النموذج ويمكن حساب اتجاه وحجم القوى على كل حبة ، بما في ذلك الجاذبية والاحتكاك والتماسك الناجم عن الرطوبة. هذا النموذج هو دقيق مع دقة الماسح الضوئي من 0.07 ملليمتر.
تظهر النتائج أن القوى في التربة تميل إلى الالتفاف حول محور النفق أثناء حفر النمل ، مما يشكل ما يسميه الفريق "منحنيات" في التربة أكبر قطرا من النفق نفسه.
وهذا يقلل من الحمل الذي يعمل على جزيئات التربة داخل القوس ، حيث يبني النمل أنفاقه. ونتيجة لذلك ، يمكن للنمل إزالة هذه الجسيمات بسهولة لتوسيع النفق دون التسبب في انهياره. القوس أيضا يجعل النفق أقوى وأكثر دواما.
"اعتقدنا بسذاجة النمل قد يكون لعب Jenga، كانوا يطرقون، ربما يهز الحبوب، ربما كانوا حتى الاستيلاء على الحبوب الأقل مقاومة"، وقال أندرادي.
يقول أنه من الواضح الآن أن النمل لا يعرف شيئا عن الطاقة ولا يظهر أي علامات على اتخاذ القرارات ، بل يتبع خوارزمية سلوكية بسيطة جدا تطورت بمرور الوقت.
يميل النمل إلى حفر أنفاق مستقيمة نسبيا تنحدر بزاوية راحة - منحدر حيث تشكل المواد الحبيبية بشكل طبيعي أكواما - والتي في هذه الحالة حوالي 40 درجة. كما أنها تختار الحبوب المناسبة لإزالة لإنشاء قوس واقية على القمة.
وقال أندرادي " بطريقة استثنائية وجدوا تقنية حفر تتوافق مع قوانين الفيزياء ، ولكنها فعالة للغاية".
ويعتقد الفريق أنه إذا كان يمكن مواصلة تحليل الخوارزمية السلوكية وتكرارها في نهاية المطاف، فإنه يمكن العثور على تطبيقات في روبوتات التعدين الآلي. لا على الأرض ولا على أي كوكب آخر حيث أعمال التعدين محفوفة بالمخاطر بالفعل سيكون أكثر خطورة على البشر.