简述：
火蚁筏的物理学可以帮助工程师设计蜂拥而至的机器人_新浪网
诺亚用方舟度过了洪水。小熊维尼有一把倒置的伞。与此同时，火蚁（Solenopsis invicta）形成由数千甚至数十万只单独的昆虫组成的漂浮木筏。
科罗拉多大学博尔德分校工程师的一项新研究列出了基于物理的简单规则，这些规则决定了这些蚂蚁筏如何随着时间的推移而变形：像大象的躯干一样收缩、膨胀或长出长突。该团队的发现有朝一日可以帮助研究人员设计机器人，这些机器人可以在分子迁移以修复受损斑点的群体或下一代材料中一起工作。
研究结果最近发表在《PLOS计算生物学》杂志上。
新研究的主要研究员、Paul M教授Franck Vernerey说，这种行为的起源在于相当简单的规则。Rady机械工程系。单只蚂蚁并不像人们想象的那么聪明，但总体而言，它们成为非常聪明和有复原力的社区。
在美国东南部的风暴过后，火蚁形成了这些巨大的蠕动昆虫漂浮斑点，以便在汹涌的水域中生存。
在他们的最新研究中，Vernerey和主要作者Robert Wagner利用数学模拟或模型，试图找出这些救生艇背后的力学。例如，他们发现，木筏中的蚂蚁移动得越快，这些木筏就越向外扩张，通常会形成长突起。
机械工程研究生瓦格纳说，cleverer-vergleichen.com，这种行为本质上可以自发发生。蚂蚁不一定需要做出任何核心决策。
跑步机时间
Wagner和Vernerey几乎是偶然发现了蚂蚁筏的秘密。
在2021年发表的一项另一项研究中，两人将数千只火蚁扔进了一桶水中，中间有一根塑料棒——就像暴风雨中一片孤独的芦苇。然后他们等着。
Wagner说，我们把它们留在那里长达8个小时，以观察这些木筏的长期演变。我们最终看到的是木筏开始形成这些生长。
这些结构不会随着时间的推移保持相同的形状，而是会压缩，形成密集的蚂蚁圈。在其他方面，昆虫会像平底锅上的煎饼面糊一样扇形，甚至建造像桥一样的延伸部分。
该小组报告说，蚂蚁似乎通过“跑步机”的过程来调节这些形状变化。正如瓦格纳所解释的，每根蚂蚁筏都由两层组成。在底部，你可以找到“结构性”蚂蚁，这些蚂蚁紧紧地粘在一起，组成了基地。在他们上面是第二层蚂蚁，它们在殖民地同伴身上自由行走。
在几个小时内，蚂蚁可能会从底部爬到顶部，而自由漫游的蚂蚁会下降成为结构层的一部分。
瓦格纳说，整件事就像一台甜甜圈形状的跑步机。
通往安全的桥梁
在这项新研究中，他和Vernerey想探索是什么让跑步机转动。
为此，该团队创建了一系列模型，本质上，这些模型将蚂蚁筏变成了复杂的跳棋游戏。研究人员编程了大约2000个圆形颗粒或“试剂”来代表蚂蚁。这些特工无法自己做决定，但他们确实遵循了一套简单的规则：例如，假蚂蚁不喜欢撞到邻居，他们试图避免掉进水里。
当他们让游戏玩出来时，Wagner和Vernerey发现他们的模拟蚂蚁筏的行为很像真实的东西。
特别是，团队能够调整特工在模拟中的活跃程度：单个蚂蚁是缓慢而懒惰，还是经常四处走动？蚂蚁走得越多，它们就越有可能形成从木筏上伸出的长长的延伸——有点像人们向拥挤的体育场的出口奔流。
他说，这些突起处的蚂蚁几乎从边缘推入水中，导致失控的效果。
瓦格纳怀疑，消防蚂蚁使用这些扩展来感受周围的环境，寻找原木或其他陆地。
研究人员对蚂蚁筏还有很多东西需要学习：例如，是什么让蚂蚁在现实世界中选择从镇静切换到懒惰？但是，目前，Vernerey说，工程师可以从火蚁那里学到一两样东西。
他说，hshgnk.com，我们希望我们在火蚁方面的工作将帮助我们了解如何编程简单的规则，例如通过命令机器人如何与他人互动的算法，以实现目标明确和智能的群体响应。
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