専門家はアリから土壌トンネルを作るためのアルゴリズムを学び、ロボットに適用することができます

アリポゴノミルメックスオクシデンタリス、地面のマスタートンネラー。(写真:ユーチューブ)

ジャカルタ - アリのコロニーは、何百万もの昆虫を収容し、何十年も続く地下数メートルの家やトンネルを作成することができます。トンネルは機械や補強材を使用せずに作られましたが。

この印象的な建築構造の秘密は、3次元X線イメージングとコンピュータシミュレーションによって発見され、ロボット鉱山機械の開発に使用することができました。

カリフォルニア工科大学のホセ・アンドラーデたちは、500ミリリットルの土壌と15の西洋の収穫アリ(ポゴノミルメックスオクシデンタリス)を保持する容器にミニチュアアリコロニーを作り出す。各アリと各土壌粒の位置を、10分ごとに20時間の高解像度X線スキャンによって捕捉した。

X線の結果は、研究者に各トンネルの形状とそれを作成するために除去された穀物に関する正確な詳細を与えました。その後、チームはスキャンを使用してコンピュータモデルを作成し、トンネルに作用する力を理解しました。

各粒の大きさ、形状、向きをモデル内で再現し、水分による重力、摩擦、凝集など、各粒子の力の方向と大きさを計算できます。このモデルは0.07ミリメートルのスキャナの解像度で正確です。

その結果、土壌中の力はアリが掘るにつれてトンネル軸を包み込む傾向があり、チームがトンネル自体よりも直径が大きい土壌で「曲線」と呼ぶものを形成することが示された。

これは、アリがトンネルを構築するアーチ内の土壌粒子に作用する負荷を軽減します。その結果、アリは簡単にこれらの粒子を除去し、トンネルを崩壊させることなくトンネルを延長することができる。アーチはまたトンネルをより強く、より耐久性のあるものにする。

「私たちは、アリがジェンガを演奏しているかもしれないと素朴に思った、彼らはノックしていた、多分穀物を振って、多分彼らは最も耐性の低い穀物をつかんでいた」と、アンドラーデが言いました。

彼は、アリが権力について何も知らないようで、意思決定の兆候を示さないが、時間の経過とともに進化してきた非常に単純な行動アルゴリズムに従っていることは明らかだと言う。

アリは、比較的まっすぐなトンネルを掘る傾向があり、その斜面は粒状物質が自然にマウンドを形成する斜面で、この場合は約40度である。彼らはまた、上に保護アーチを作成するために除去する右の穀物を選択します。

「異常な方法で、彼らは物理学の法則に準拠しているが、非常に効率的である発掘技術を発見しました」と、Andradeが言いました。

チームは、行動アルゴリズムをさらに分析し、最終的に複製することができれば、自動化されたマイニングロボットのアプリケーションを見つけることができると考えています。地球上でも、すでに危険な鉱業事業が人間にとってより危険である他の惑星でもありません。