897
Для запуску масового руху в мурашнику не обов’язково потрібна група лідерів або критична кількість активних особин. Нова математична модель показала, що за певних умов достатньо однієї мурахи: її рух переходить до сусідів, далі — до їхніх сусідів, і за короткий час значна частина колонії синхронно приходить у рух.
Близько тридцяти років тому біологи помітили, що деякі acorn ants періодично переживають короткі сплески масової активності. Велика кількість робочих особин майже одночасно починає рухатися, а через певний час колонія знову повертається до спокою.
Подібні раптові хвилі активності зустрічаються не лише в мурах. Синхронні переходи спостерігають у косяках риб, світінні світляків, хімічних реакціях і навіть у роботі нейронних мереж.
Що показало дослідження
Команда NJIT та NYU Tandon створила модель, у якій кожна мураха могла бути активною, неактивною або тимчасово несприйнятливою до повторної активації.
Перехід у рух міг виникати спонтанно або після контакту з активною сусідкою. Дослідники змінювали густоту мурах, швидкість пересування й відстань, на якій особини здатні впливати одна на одну.
Коли ці параметри потрапляли у певний діапазон, з’являвся режим, де одна активна мураха ставала first mover і запускала каскад.
Модель показала, що синхронні сплески виникають лише тоді, коли система балансує між високою чутливістю до першого сигналу й здатністю повністю погасити хвилю після її проходження.
Чому це важливо
Якщо мурахи залишаються активними надто довго, окремі сплески зникають і колонія переходить у майже постійний рух. Якщо взаємодія надто слабка, рух однієї особини ні на кого не впливає.
Автори бачать паралелі з автономною робототехнікою: той самий принцип може бути корисним для роїв машин без центрального диспетчера.
Параметр sensing distance у моделі означав не буквальний зір мурахи, а ефективну область, де активна особина могла вплинути на іншу через короткий контакт або локальну взаємодію.
Особливо важливим виявився refractory state — короткий період після активності, коли мураха тимчасово не може знову перейти в рух. Саме цей стан допомагає колонії завершити одну хвилю, перш ніж виникне наступна.
Дослідники будували модель на основі реальних спостережень за видами Leptothorax acervorum, Temnothorax allardycei, T. rugatulus і T. rudis, у яких подібні ритмічні сплески активності описані експериментально.
Автори планують перевіряти прогноз моделі на живих колоніях, змінюючи густоту особин і просторові умови. Це дозволить з’ясувати, чи справді реальні мурашники працюють близько до передбаченої точки синхронізації.
