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Nat Com:侦察蚁能够引导搬运食物的同窝蚂蚁回家

摘要 : Nature Communications上发表的一项研究发现,蚂蚁利用一系列消息灵通的“侦察兵”来引导一群搬运食物的同窝蚂蚁的运动。集体运动的这种协调优化了将大体积食物运回蚁巢的过程,避免了不同蚂蚁间你来我往的无效用力。

 Nature Communications上发表的一项研究发现,蚂蚁利用一系列消息灵通的“侦察兵”来引导一群搬运食物的同窝蚂蚁的运动。集体运动的这种协调优化了将大体积食物运回蚁巢的过程,避免了不同蚂蚁间你来我往的无效用力。

大体积食物的集体搬动需要高度的协调来避免效率低下。由不同个体组成的群体也许都可以遵从相同的行为,但这种不灵活性却可能会导致对变化的反应能力降低或不想要的行为在整个群体中被固定。

Ofer Feinerman及同事利用视频分析来跟踪将大体积食物(包括Cheerios牌的谷物片)向蚁巢中搬运的一群长角狂蚁中个体蚂蚁的运动。他们发现,虽然搬运食物的速度是由集体搬运它的蚂蚁数量决定的,但食物运动的方向却受到充分了解蚁巢精确位置的、短时间内与食物相接触的那些蚂蚁的影响。

通过建立一个理论模型来解释这种协调行为,他们发现,不了解蚁巢位置的蚂蚁表现出中等程度的行为一致性,这种一致性使得充分了解蚁巢精确位置的蚂蚁能够以最佳方式调整食物的方向。这种中等程度的行为将整个群体置于一致性与个体性之间的一个临界点,这个点可以用更经常地被用来描述统计物理中“涌现现象”的一个模型得到很好描述,该模型即“伊辛模型”。

原文链接:

Ant groups optimally amplify the effect of transiently informed individuals

原文摘要:

To cooperatively transport a large load, it is important that carriers conform in their efforts and align their forces. A downside of behavioural conformism is that it may decrease the group’s responsiveness to external information. Combining experiment and theory, we show how ants optimize collective transport. On the single-ant scale, optimization stems from decision rules that balance individuality and compliance. Macroscopically, these rules poise the system at the transition between random walk and ballistic motion wher the collective response to the steering of a single informed ant is maximized. We relate this peak in response to the divergence of susceptibility at a phase transition. Our theoretical models predict that the ant-load system can be transitioned through the critical point of this mesoscopic system by varying its size; we present experiments supporting these predictions. Our findings show that efficient group-level processes can arise from transient amplification of individual-based knowledge.

来源: Nature Communications 浏览次数:0

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