一只螞蟻不是很聰明，但把一群螞蟻放在一起，它們就能實(shí)現(xiàn)一些了不起的事情。受這種出現(xiàn)的合作行為的啟發(fā)，哈佛大學(xué)的研究人員已經(jīng)建立了能夠共同合作逃離"監(jiān)獄"的機(jī)器人，而不需要一個(gè)具體的計(jì)劃。
從某種意義上說(shuō)，蟻群是在算法上運(yùn)行的--單個(gè)螞蟻不會(huì)專門(mén)思考一項(xiàng)任務(wù)，但它們遵循一套本能的規(guī)則，指導(dǎo)它們完成復(fù)雜的工程壯舉，如挖掘隧道網(wǎng)絡(luò)或建造橋梁。它們利用觸角和信息素軌跡相互交流。
哈佛大學(xué)的研究小組首先進(jìn)行了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，將一小群螞蟻放在一個(gè)特別設(shè)計(jì)的欄里，這是一個(gè)由柔軟的沙墻包圍的圓形陷阱，以觀察它們?nèi)绾魏献魈由?。起初，這些螞蟻都是隨意地四處游蕩，但很快一些螞蟻就開(kāi)始在分散的地方挖掘墻壁。隨著時(shí)間的推移，研究小組發(fā)現(xiàn)，這些螞蟻放棄了單獨(dú)的挖掘，而是聚集在一起，更有效地在一條隧道上工作，直到它們最終成功突圍。
根據(jù)他們的觀察，研究人員對(duì)正在發(fā)生的事情建立了數(shù)學(xué)模型。當(dāng)螞蟻們相互碰撞時(shí)，它們會(huì)通過(guò)它們的觸角進(jìn)行交流。隨著時(shí)間的推移，它們會(huì)開(kāi)始偏愛(ài)那些它們更經(jīng)?；?dòng)的區(qū)域，從而形成一個(gè)反饋回路，使它們?cè)絹?lái)越多地聚集在這些地方。這帶動(dòng)它們集中精力在一個(gè)地方挖掘，直到它們突破，而不是每只螞蟻都挖自己的隧道。
有了這個(gè)模型，該團(tuán)隊(duì)隨后著手建造遵循類似規(guī)則的機(jī)器人。他們的機(jī)器人螞蟻，他們稱之為RAnts，沒(méi)有發(fā)出化學(xué)信息素，但留下了光場(chǎng)，或"光激素"，機(jī)器人經(jīng)過(guò)的次數(shù)越多，光場(chǎng)就越亮。
RAnts被編程為遵循三個(gè)簡(jiǎn)單的規(guī)則：它們必須遵循光場(chǎng)的梯度，在光場(chǎng)密度高的地方避開(kāi)其他機(jī)器人，在密度高的地方撿起障礙物并將它們移到密度低的地方。
果然，這些規(guī)則允許RAnts以與螞蟻實(shí)驗(yàn)大致相同的方式進(jìn)行合作。當(dāng)把它們放在自己的畜欄里，周圍有幾圈小障礙物時(shí)，這些機(jī)器人很快就發(fā)現(xiàn)最好的逃跑計(jì)劃是一起合作，集中在一個(gè)地方。
這種技術(shù)對(duì)于設(shè)計(jì)能夠通過(guò)合作完成復(fù)雜任務(wù)的簡(jiǎn)單機(jī)器人群來(lái)說(shuō)可能是至關(guān)重要的，而且還有很多其他受螞蟻啟發(fā)的機(jī)器人的例子在那里。該團(tuán)隊(duì)表示，這有可能被擴(kuò)展到幾十個(gè)或幾百個(gè)機(jī)器人，用于一系列的使用案例，還有一個(gè)額外的好處是，即使有幾個(gè)機(jī)器人壞掉了，整個(gè)團(tuán)隊(duì)仍然可以完成工作。
"我們展示了合作完成任務(wù)是如何從簡(jiǎn)單的規(guī)則中產(chǎn)生的，類似的這種行為規(guī)則可以應(yīng)用于解決其他復(fù)雜的問(wèn)題，如建筑、搜救和防御，"該研究的共同主要作者S Ganga Prasath說(shuō)。
這項(xiàng)研究發(fā)表在《eLife》雜志上。