Роботы помогли ученым понять эволюцию муравьев-листорезов

Международная группа ученых использовала компьютерную симуляцию поведения роя колесных роботов для изучения специализации муравьев муравьев-листорезов рода Atta. Исследование опубликовано в PLoS Computational Biology, с кратким описанием работы можно ознакомиться в Science.

Муравьи-листорезы при заготовке листьев для выращиваемых в муравейнике грибов Leucocoprinus используют разделение обязанностей: одни муравьи залезают на растения и срезают листья, в то время как другие относят упавшие листья в муравейник. Ученые в попытке понять эволюционное разделение труда использовали для симуляции рой четырехколесных роботов. Как объясняют исследователи, использование компьютерной симуляции вместо реальных роботов позволяет многократно ускорить эволюцию и упрощает процесс наблюдения за развитием поведения роя.

В симуляции создана модель горки с площадками снизу и сверху. На верхней площадке расположены цилиндры, имитирующие листья. Если цилиндр падает на склон горки, то он скатывается вниз, имитируя падение листа. В дальнем конце нижней площадки расположен условный «муравейник», куда роботам необходимо доставить цилиндры. При этом изначально роботы были запрограммированы только на простые действия: они могли передвигаться, захватывать цилиндры или отпускать их. 

При смене поколений некоторые роботы получали одну из двух «мутаций» в поведении и становились «подающие» или «собирающие». Подающие запрограммированы собирать цилиндры на верхней площадке, перевозить их и отпускать за краем площадки, собирающие занимаются исключительно сбором цилиндров, оказавшихся на нижней площадке, в то время как обычные (без мутации) роботы самостоятельно поднимаются за каждым цилиндром на верхнюю площадку и отвозят его в муравейник.

В конце каждого поколения алгоритм для новых муравейников с более высокой вероятностью отбирал «выживших» роботов из продуктивных муравейников предыдущего поколения. Таким образом, при симуляции ровной поверхности с «плоской горкой» через несколько поколений по-прежнему преобладали обычные роботы с изначальной программой. В случае с крутой горкой, симулирующей дерево, смена поколений приводила к преобладанию в популяции связки работающих вместе сбрасывающих и собирающих цилиндры роботов.

По словам авторов исследования, их работа помогает лучше понять эволюцию социальных животных. Ученые уверены, что подобные исследования помогают понять возникновения разделения труда в процессе эволюции как более эффективной стратегии выживания группы.