A Hangya Tutajok Titkai Kiderültek

A villanófagyasztott hangya-együttesek architektúrája inspirációt kínál a robottervezők számára.

Az áradások és a keresztáramok tárgyalása érdekében a hangyák együttesen - szó szerint - összekapcsolódva tutajokat és hidakat alkotnak a társadalmi együttműködés és a biofizika bravúrjaként. A mérnökök alaposan tanulmányozták a hangyák építészeti technikáját, és utat mutattak a robottervezők és az anyagtudósok új megközelítése felé.

A hangyaszerkezetek tulajdonságainak megértése érdekében David Hu, az atlantai Georgia Georgia Institute of Technology gépészmérnöke nemcsak a hangyacsomók felületét, hanem az alatta lévő szerkezetet és ízületeket is igyekezett megfigyelni.

Először Hu és csapata összegyűjtötte a hangyakolóniákat - vödrökbe lapátolta őket, a szennyeket és az összeset. Miután elválasztották a hangyákat a szennyeződéstől, körülbelül 100 hangyát tettek egy csészébe, és kavargatták, aminek következtében a hangyák gömbbé formálódtak (víz nem szükséges - szinte összeállnak, mint a tészta). A kutatók ezt követően folyékony nitrogénnel lefagyasztották a labdát, hogy mikroszámítógépes tomográfia segítségével le tudják vizsgálni, hogy 3-D képpel álljanak elő.

De a szkenner hője egy halott hangya halommá olvasztotta a labdát. Miután hónapok óta kísérletezett az összetartás technikáival, Paul Foster vezető szerző, jelenleg a Michigani Egyetemen, valószínűtlen inspirációs forrást talált a crack kokainban - konkrétan a gyógyszer belélegzésére szolgáló párologtatási módszerben. "Ugyanezt a folyamatot hajtottuk végre - nem repedéssel, hanem ragasztóval" - mondja Hu, hozzátéve, hogy a szerzők úgy döntöttek, hogy a cikkben nem nevezik "repedéscső-módszernek". A kutatók a ragasztót egy alumínium edényben lángon hevítették, a fagyott hangyagolyóval a háló fölött felfüggesztve. A ragasztópár felemelkedett, és enyhén bevonta a hangyákat.

A közösségi hálón való kommunikáció

Hu és csapata megállapította, hogy a hangyák ragasztópárnákkal ragadták meg egymást a lábukon, amelyeket kifeszítettek, hogy légzsebeket hozzanak létre. Hajlamosak voltak egymásra merőlegesen tájékozódni, elosztva súlyukat és könnyű, lendületes szerkezetet létrehozva. Úgy tűnik, hogy a képződmény kihasználja a hangyák különböző méreteit, a kisebb hangyák szépen hasítanak a nagyobbak közé, hogy további kapcsolatokat hozzanak létre. Mindegyik hangya átlagosan 14 kapcsolatot kötött más hangyákkal. A tanulmány ma megjelent a Journal of Experimental Biology folyóiratban.

Radhika Nagpal, aki biológiailag inspirált robotokat készít a Massachusetts-i Cambridge-i Harvard Egyetemen, azt mondja, hogy Hu hangyái remek modelleket készíthetnek moduláris robotokhoz. "Nagyon sok érdekes eredménye van ennek a munkának" - mondja. "Képzeljen el olyan robotokat, amelyeknek katasztrófaelhárítás során gátat kell építeniük vagy lyukat kell foltozniuk."

Megjegyzi, hogy egy tökéletes robot építése helyett a tervezők egyre inkább felfedezik egy „egyszerű robotok kolóniájának felépítését, amelyek testüket és a közöttük lévő kapcsolatokat új struktúrák építéséhez használják”. Az ilyen projektek többségében geometrikus robotokat használtak, pontos kapcsolatokkal. De a hangyák nem hoznak létre tökéletes rácsot, ami egy hanyagabb, organikusabb megközelítést javasol, amelyben a robot alakjai változatosak és szabálytalanok, és a közöttük lévő kapcsolatok pontatlanok, mondja Nagpal. Hu úgy gondolja, hogy a hangyaszerkezetek tulajdonságai nemcsak a robotrajok tervezését szolgálják, hanem olyan „okos” anyagok tervezését is, amelyek a hőmérsékletre, a fényre vagy más változókra reagálva összeállnak.

Hu azon dolgozik, hogy nagyobb hangyaszerkezeteket - felismerhetően hídként, tutajként és más formában - nagyobb szkennerré alakítson, hogy elkezdje részletezni a különböző funkcionális alakzatok tulajdonságait. Ha pedig megdermedtek és ragasztóval vannak bevonva, örökké tartanak - mondja Hu. „Egy napon - viccelődik - lesz egy hangyaszerkezetű miniatűr múzeumunk.”.

.