Bir karınca kolonisi, bireysel karıncaların oldukça basit organizmalar olmasına rağmen, ayrıntılı inşaat, yiyecek arama ve savunma gibi son derece karmaşık görevleri yerine getirebilir. Yakın zamanda Harvard’lı araştırmacılar, sadece birkaç basit parametre kullanarak zor görevleri tamamlamak için işbirliği yapabilen nispeten basit bir grup robot yaratmak için karıncadan ilham aldılar.
Lola England de Valpine Uygulamalı Matematik Profesörü ve makalenin kıdemli yazarı L. Mahadevan’a göre, “bu proje, termitler ve arılar gibi sosyal böceklerin kolektif dinamiklerini, özellikle de bu böceklerin karmaşık işlevsel mimariler oluşturmak için çevreyi nasıl manipüle edebildiklerini anlamaya olan ilgiyi sürdürdü.”
Araştırma ekibi, siyah marangoz karıncaların yumuşak bir ağıla girip çıkmak için nasıl işbirliği yaptıklarını inceleyerek işe başladı.
Makalenin başyazarlarından biri ve Harvard John A. Paulson Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Okulu’nda doktora sonrası araştırmacı olan S Ganga Prasath şunları söyledi: “İlk başta, ağılın içindeki karıncalar rastgele hareket ediyor ve ağıldan kaçmak için işbirliği yapmaya başlamadan önce antenleri aracılığıyla iletişim kuruyorlardı.
Antanomasyon ya da çevreyle ve diğer karıncalarla etkileşim, bir karıncanın antenlerinin birincil işlevidir. Bilim insanları, karıncaların daha sık etkileşime girdikleri yerlerde doğal olarak gruplar halinde toplandıklarını fark etti. Birkaç karınca ağılın içine tüneller kazmaya başladı ve kısa süre sonra daha fazlası bunu takip etti. Karıncalar sonunda tünel kazarak ağılın dışına çıktılar, çünkü bu yerlerden birindeki kazı diğerlerine göre zaman içinde daha hızlı ilerledi.
Karıncaların İnanılmaz Kollektif Bilinci
Grup işbirliğinin derecesi ve kazı hızı, Mahadevan ve ekibinin karıncanın kazı görevini anlamak için önemli olduğunu belirlediği iki özellikti. Bu faktörleri kodlayan matematiksel modellerin kullanıldığı sayısal simülasyonlara göre, karıncalar ancak birbirleriyle yeterince güçlü bir şekilde işbirliği yaparken aynı zamanda etkili bir şekilde kazı yaptıklarında başarılı bir şekilde kazı yapabilirler.
Bu bilgiye dayanarak ve modelleri bir rehber olarak kullanarak, araştırmacılar benzer bir ağıldan kaçmak için işbirliği yapıp yapamayacaklarını test etmek için RAnts adını verdikleri robotik karıncalar yarattılar. Gezgin RAnts, kimyasal feromonlar yerine feromon alanlarına veya antenlere benzeyen ışık alanları olan “fotormonlar” üretti.
Fotoromon alanının eğimini takip etmek, fotoromon yoğunluğunun yüksek olduğu yerlerde diğer robotlardan kaçınmak, fotoromon yoğunluğunun yüksek olduğu yerlerde engelleri almak ve fotoromon yoğunluğunun düşük olduğu yerlerde onları bırakmak, RAnts’ı programlamak için kullanılan basit yerel kurallardı. Araştırmacılar bu üç kriter sayesinde Rant’ları tutsaklıklarından kolayca kurtarabildiler ve daha da önemlisi, gerçek karıncalarla tanımlanması zor olan davranış alanlarını da inceleyebildiler.
Prasath’a göre, “İşbirliğine dayalı görev tamamlamanın nasıl basit davranış kurallarından kaynaklanabileceğini ve bu tür davranış ilkelerinin inşaat, arama kurtarma ve savunma gibi diğer zorlu görevlerin üstesinden gelmek için genişletilebileceğini gösterdik.
Bu yöntem çok uyarlanabilir ve algılama ve kontrol hatalarına karşı dirençlidir. Çeşitli iletişim alanları kullanılarak, düzinelerce veya yüzlerce robottan oluşan ekiplere ölçeklendirilebilir ve dağıtılabilir. Ayrıca, diğer grup problem çözme yöntemlerinden daha dayanıklıdır; bir ya da iki robotik ünite arızalansa bile, ekip bir bütün olarak işi bitirebilir.
“Çalışmamız, esnek bir ortamın, kendi kendini güçlendiren sinyallerin işbirliğinin kurulmasına ve ardından karmaşık sorunların çözümüne yol açtığı bir iletişim kanalı olarak işlevinin altını çiziyor. Laboratuvar deneylerini, teoriyi ve robotik taklitçiliği birleştiriyor.
Mahadevan’a göre, bireysel düzeydeki basit yerel kurallar ile kolektifin somutlaşmış fiziği arasındaki etkileşim, küresel temsil, planlama veya optimizasyonun yokluğunda bile akıllı davranış üretir ve bu nedenle daha geniş bir durum yelpazesine uygulanabilir.
Kaynak: techxplore.com/news – elifesciences.org/articles/79638
