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機器人幫助揭示螞蟻如何傳遞知識

放大字體  縮小字體 發布日期:2022-08-17  來源:布里斯托大學  瀏覽次數:73
核心提示:布里斯托大學團隊建造了機器人來模仿使用一對一教學的巖蟻的行為,其中發現了更好的新巢穴的螞蟻可以將那里的路線教給另一個人。

該團隊建造了機器人來模仿使用一對一教學的巖蟻的行為,其中發現了更好的新巢穴的螞蟻可以將那里的路線教給另一個人。

螞蟻帶領其他螞蟻到新的巢穴,稱為串聯奔跑。

螞蟻如何傳遞知識

圖片來源:布里斯托大學的 Norasmah Basari 和 Nigel R Franks

今天發表在 《實驗生物學雜志》上 的研究結果證實,這些螞蟻教學的大部分重要元素現在都已被理解,因為教學螞蟻可以被機器取代。

這種教學過程的關鍵是串聯運行,其中一只螞蟻沿著一條通往新巢的路線非常緩慢地引導另一只螞蟻。學生螞蟻很好地學習了路線,它可以找到自己的回家路,然后與另一只螞蟻一起跑到新巢穴,依此類推。

布里斯托爾生物科學學院的奈杰爾·弗蘭克斯教授 說:“教學在我們自己的生活中非常重要,以至于我們花費大量時間指導他人或自學。這應該讓我們懷疑教學是否真的發生在非人類動物中。第一個在任何其他動物身上得到嚴格證明的教學案例是在螞蟻身上! 該團隊想確定在這種教學中什么是必要的和充分的。如果他們能建造一個成功取代老師的機器人,這應該表明他們在很大程度上理解了這個過程中的所有基本要素。

螞蟻信息素腺體

螞蟻信息素腺體圖。圖片來源:諾拉斯瑪巴薩里

研究人員建造了一個大競技場,因此在螞蟻的舊巢穴之間有相當大的距離,故意將其制作成低質量的,而新的、更好的巢穴可以由機器人引導。競技場頂部放置了一個龍門架,可以與一個小型滑動機器人來回移動,以便科學家們可以指導機器人沿著直線或波浪形路線移動。來自工蟻的有吸引力的氣味腺體附著在機器人上,為它提供螞蟻老師的信息素。

弗蘭克斯教授解釋說:“我們等著一只螞蟻離開舊巢穴,然后把裝飾著有吸引力的信息素的機器人別針放在它的正前方。針頭被編程為沿著筆直或蜿蜒曲折的路徑向新巢移動。我們必須允許機器人在旅途中被我們打斷,這樣我們就可以等待后面的螞蟻在它環顧四周學習地標后趕上它!

“當機器人將跟隨螞蟻帶到新巢穴時,我們允許它檢查新巢穴,然后在自己的時間開始回家的旅程。然后我們自動使用龍門架跟蹤返回的螞蟻的路徑!

團隊發現機器人已經成功將路線傳授給了學徒螞蟻。螞蟻知道回到舊巢穴的路,不管他們是走彎路還是筆直的路。

弗蘭克斯教授解釋說:“一條筆直的路徑可能更快,但一條蜿蜒的路徑會提供更多的時間,讓后面的螞蟻可以更好地學習地標,這樣它就可以像在筆直的路徑上一樣高效地找到回家的路。

“至關重要的是,我們可以將機器人教過的螞蟻的表現與我們帶到新巢穴所在地但沒有機會學習路線的螞蟻的表現進行比較。受過訓練的螞蟻更快、更成功地找到了回家的路!

這些實驗由本科生 Jacob Podesta(現在是約克大學的博士生)和 Edward Jarvis(也是 Nigel Franks 教授實驗室的碩士生)進行。龍門架編程由 Alan Worley 博士完成,所有統計分析由 Ana Sendova-Franks 博士推動。

他們的方法應該可以進一步探討成功教學所涉及的內容。

 
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