№ 3

Сентябрь/2022

Russian Traveler 03/2022

Колония муравьев действует как нейросеть

Фото: Ольга Тарасова / фотохостинг rtraveler.ru

Учёные заметили, что действия муравьиной колонии и нейросети схожи в базовых принципах.

Новое исследование показало, что колонии муравьев могут действовать подобно нейронным сетям. При принятии коллективных решений эти насекомые принимают во внимание как внешние данные, так и внутренние принципы колонии.

Исследователи изучили, когда и как муравьиные колонии покидают свои гнезда при повышении температуры. Ученые рассмотрели случаи, когда муравьиным коллективом принималось решение о расставании со своим муравейником. Команда обнаружила, что муравьи действовали как единая система, точно так же, как «единым фронтом» действуют нейроны в мозге.

«Мы впервые предложили подход к пониманию муравьиной колонии как когнитивной системы, которая воспринимает входные данные, а затем преобразует их в поведенческие результаты. Это один из первых шагов к настоящему пониманию того, как сообщества насекомых участвуют в коллективных вычислениях», – Дэниел Кронауэр, соавтор исследования.

Фото: Валерия Ковалева / фотохостинг rtraveler.ru

В своих экспериментах исследователи использовали установку с муравейником, в котором поддерживалась регулируемая температура. Gри размерах колонии в 36 рабочих муравьев и 18 личинок гнездо было эвакуировано, когда температура достигла 34 °C.

Однако по мере того, как размер колонии увеличивался, рос и температурный порог, который заставлял муравьев эвакуироваться. С колониями из 200 муравьев эти насекомые оставались на месте вплоть до температуры 36 °C.

Ученые предположили, что, как и в нейросети, муравьями управляли возбуждающие и тормозящие факторы. С помощью математического моделирования команда смогла показать, как порог коллективной сенсорной реакции муравьев был основан на балансе между этими двумя факторами, а не только на усредненных индивидуальных предпочтениях каждого муравья.

Но почему поведение муравьев зависит от количества членов в колонии? Этот вопрос остается открытым. Одна из гипотез, выдвинутых исследователями, заключается в том, что феромоны, передающиеся между муравьями, усиливают свое действие, когда задействовано больше особей. Еще одна версия заключается в том, что перемещение большой группы муравьев является более сложной задачей, поэтому расчет выгод и затрат меняется – можно потерпеть жаркий климат подольше в надежде, что катаклизм пройдет или к нему удастся приспособиться с минимальными потерями.

Как отмечают ученые, полученные ими результаты являются прочной, измеримой основой для наблюдения за муравьями на коллективном уровне. В будущих исследованиях можно было бы добавить больше параметров, а затем манипулировать ими, чтобы получить лучшее представление о коллективных решениях этих насекомых.