Удивительная стратегия муравьёв, которая может изменить робототехнику

Муравьи-ткачи увеличивают свои усилия по мере роста численности группы, используя умный метод «тяни-и-якорь», что делает их сверхэффективными строителями и потенциальной моделью для улучшения командной работы роботов. Фото: Shutterstock

Муравьи-ткачи решили проблему, которая мучила человеческие коллективы веками: отдельные особи вносят меньший вклад в задачи, когда к работе присоединяется больше людей. Новое исследование, опубликованное в журнале Current Biology 12 августа, показывает, что отдельные муравьи-ткачи, напротив, становятся сильнее по мере роста группы.

«Каждый отдельный муравей почти удваивал свою силу тяги по мере увеличения размера команды — они действительно становятся лучше в совместной работе, когда группа растёт», — говорит ведущий автор исследования Мэдлин Стьюардсон из Университета Маккуори.

Эта давняя проблема в человеческих коллективах была впервые описана французским инженером Максом Рингельманом в 1913 году, который измерял силу студентов, тянущих канат, и обнаружил, что хотя общая сила увеличивалась по мере добавления людей, вклад каждого отдельного человека фактически снижался.

Исследование демонстрирует, что муравьи-ткачи формируют сверхэффективные команды, в которых отдельные особи действительно увеличивают свой вклад по мере роста группы, бросая вызов снижению производительности, характерному для человеческих коллективов.

Эти крошечные древесные муравьи (Oecophylla smaragdina), обитающие в тропической Африке, Азии и Австралии, известны своим поведением при строительстве гнёзд: они образуют живые цепочки, чтобы сворачивать листья и склеивать их шёлком, который производят их личинки.

Стьюардсон и поведенческий эколог доктор Крис Рид из Школы естественных наук Университета Маккуори работали с международной командой, чтобы измерить силу, которую могут прикладывать группы муравьёв разного размера при строительстве гнёзд.

Исследователи провели эксперименты, побуждая колонии муравьёв-ткачей формировать тянущие цепочки для перемещения искусственного листа, подключённого к динамометру.

«Муравьи разделяют работу на две задачи: одни активно тянут, а другие действуют как якоря, сохраняя эту силу тяги», — объясняет Стьюардсон.

Как работает команда муравьёв

Соавтор исследования доктор Даниэле Карессо из Университета Констанца разработал теорию под названием «силовой храповик», чтобы объяснить этот механизм.

«Муравьи в задней части цепочек вытягивают свои тела, чтобы сопротивляться и сохранять силу тяги, в то время как муравьи впереди продолжают активно тянуть», — говорит доктор Карессо.

Доктор Дэвид Лабонте из Имперского колледжа Лондона, соавтор статьи, отмечает, что этот метод оказался ключевым для увеличения вклада каждой особи по мере роста команды.

«Более длинные цепочки муравьёв имеют лучшее сцепление с поверхностью, чем одиночные муравьи, поэтому они могут лучше сопротивляться силе отдачи листа», — поясняет он.

Доктор Рид утверждает, что это открытие может помочь учёным разработать более эффективные команды роботов. В настоящее время роботы в командах демонстрируют такую же силу, как и при индивидуальной работе.

«Программирование роботов для использования стратегий сотрудничества, вдохновлённых муравьями, может позволить командам автономных роботов работать вместе более эффективно», — говорит доктор Рид.

Источники:

Материалы предоставлены Университетом Маккуори.

Мэдлин Стьюардсон, Даниэле Карессо, Дэвид Лабонте, Крис Р. Рид. Сверхэффективная командная работа у муравьёв-ткачей. Current Biology, 2025; DOI: 10.1016/j.cub.2025.07.038