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▲在蚂蚁挖地谈之前，泥土颗粒之间的力链是惟恐胪列的（左），但当蚂蚁挖地谈后，力链会再行胪列。
▲琢磨东谈主员站在蚂蚁穴模子独揽。图片开首：好意思国加州理工学院
在卡通片《别惹蚂蚁》中，卢卡斯逼迫小蚂蚁时看到的独一草坪上冒出来的一个小土堆，中间有一个小洞，几只蚂蚁四处乱爬。蚁丘看上去很庸俗。
但当卢卡斯被神奇药水缩短后，一个蚂蚁地下王国展目前他目前。地谈向下延迟，接续分支并通向挑升的空间：蚁后的家、幼蚁的温床、食品保藏间、垃圾站等。25英尺的地下，在莫得机械和加固材料的情况下，蚂蚁建造了一个能容纳数百万同伴的家园，并能看守数十年。
目前，哄骗X成像和盘算机模拟时刻，好意思国琢磨东谈主员揭开了蚂蚁何如建造这些复杂而闲散的结构。磋论说文刊登于好意思国《国度科学院院刊》。
有“思”才作念
蚂蚁“知谈”何如挖地谈吗，照旧它们仅仅盲目地挖？加州理工学院的Jos Andrade一直有这个疑问。
但Andrade是又名工程师，对蚂蚁“一窍欠亨”，是以他求援于该校生物学和生物工程助理练习Joe Parker，后者的琢磨重心是蚂蚁荒谬与其他物种的生态关系。
Parker说：“Andrade团队需要一个琢磨蚂蚁的东谈主，以便深入了解这些群居虫豸的适合性和集体步履，为弄清其挖掘步履机制提供一些生物学信息。”
《中国科学报》从加州理工学院获悉情欲超市未删节版全集，琢磨东谈主员花了近1年时辰培养并了解蚂蚁。他们不仅需要衍生弥散多的蚂蚁进行琢磨，还需要进行大齐历练。
琢磨东谈主员在一个容器中开导了袖珍蚁群，容器中装有500毫升泥土和15只西方收货蚁。每隔10分钟，高分手率X射线扫描安装就会捕捉到每一只蚂蚁和每一粒泥土的位置，每次历练抓续20小时。
“蚂蚁有点自食其言，它们思挖就挖。”Andrade告诉记者，“咱们把蚂蚁放在一个容器里，有些蚂蚁会随即驱动挖掘，并会获得惊东谈主的发扬。但有些可能要花上几个小时，甚而根底不挖。有些蚂蚁会挖须臾，然后停驻来休息一下。”
一朝蚂蚁驱动活动，琢磨东谈主员就会对整个这个词经过进行X光扫描，从而生成整个里面地谈的三维扫描图。琢磨东谈主员不错借助扫描戒指创建模子，显现蚂蚁跟着地谈越来越深获得的发扬。
蚂蚁也懂物理学
接下来，琢磨东谈主员驱动分析蚂蚁的骨子职责是什么。
他们发现，最初，蚂蚁会尽可能地升迁恶果。它们会沿着容器的内旯旮挖掘，因为容器自身能充任地谈结构的一部分，从而减少职责量。
它们会把地谈挖得尽可能直。“因为直线是两点之间最短的旅途。况兼，它们懂得哄骗容器的侧面，这标明蚂蚁的职责相配高效。”Andrade说。
蚂蚁也会尽可能地挖出陡峻的地谈，一直挖到所谓的静止角。这个角度代表了颗粒材料在坍弛前不错堆积的最大角度。
国产色片什么是静止角？Andrade提到，思象在海滩上建造一个沙堡。要是用的是干沙子，加进去的每一勺沙子齐会顺着如故堆好的沙子滑下去。更多的沙子会使沙堆更高、更宽，但耐久不会变得更陡。要是使用湿沙，性感学生妹就或者把沙堆得弥散陡峻，以建造墙、塔和沙堡等。
湿沙比干沙有更高的静止角，蚂蚁能分手出造穴时的角度能有多陡，况兼不会寥落这个角度。“要是我是又名挖掘者，要是要活下来，我的挖掘时刻必须相宜物理定律，不然地谈就会坍塌，我就会死。”他说。
蚂蚁地谈的物理旨趣是这么的：当蚂蚁移走泥土颗粒时，它们会导致地谈周围承重力链的再行胪列。这些力链在蚂蚁驱动挖掘之前是惟恐的。再行胪列后，力链一方面加固了地谈现存的土壁，同期缩短了地谈终端颗粒承受的压力，使蚂蚁更容易安全地移走它们。
“在工程学和蚂蚁生态学中，蚂蚁何如构建这些抓续数十年的结构一直是个谜。”Parker说，“事实诠释注解，蚂蚁在挖掘时受益于这些环向力链。”
超等有机体
回到发轫的阿谁问题：蚂蚁在造穴的时候知谈我方在作念什么吗？
骨子上，有东谈主曾把融解的塑料或金属倒进蚁巢，当它们凝固成模子后，东谈主们就能看到这些无边的地谈系统。“这些系统令东谈主印象潜入。我曾看到一张模子像片，独揽有一个东谈主。我在思，‘天哪，这确凿一个奇妙的结构。’从那以后，我驱动怀疑蚂蚁是否‘知谈’何如挖掘。”Andrade说。
然而东谈主们莫得观点究诘蚂蚁，于是，琢磨东谈主员一驱动就假定蚂蚁有坚定地在泥土中摸索，寻找松散的土粒以便移走。这就像抽积木游戏，玩家需要遴荐哪块积木能安全取出来。而那些无法移开的石块，即是蚂蚁建筑的承重“梁柱”（即力链）的一部分。
“一驱动，咱们假定蚂蚁不错嗅觉到这些力链，并幸免在那儿挖掘。它们可能在不竭地敲打泥土颗粒，以评估施加在这些颗粒上的机械力。”Andrade告诉记者，“但其后，咱们发现，它们似乎并不‘知谈’我方在作念什么。它们莫得系统地寻找沙子中的薄缺欠。相背，蚂蚁可能把柄物理定律进化出了挖掘智商。”
Parker将这称为步履算法。“这种算法并不存在于一只蚂蚁身上。”他说，“整个工蚁的群体步履就像一个超等有机体。这种步履关键是如安在整个蚂蚁的大脑中传播的，这是当然界的一个遗址，咱们无法解释。”
Andrade但愿开导一种东谈主工智能步履，不错模拟这种步履算法，这么他就不错在电脑上模拟蚂蚁是何如挖掘的，并将蚂蚁的挖掘智商用于建造东谈主类地谈。
“与流体或固体等材料比较，颗粒材料的酿成面孔不同。出动颗粒状材料是相配耗能的，况兼资本相配华贵。”他说，“要是蚂蚁的步履算法或者被进一步分析并最终复制，那么就可能在自动采矿机器东谈主上得到应用——不论在地球照旧其他行星上，机器东谈主齐能更有用地职责。”（记者 唐凤）
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