Паттерны самоорганизации у муравьев

Муравьи - простые животные, и их поведенческий репертуар ограничен примерно десятью-сорока элементарными формами поведения. Это попытка объяснить различные паттерны самоорганизации у муравьев .

• 1 Муравьи как сложные системы
• 2 Бифуркация
• 3 Синхронизация
• 4 Самоорганизованные волны
• 5 Самоорганизованная критичность
• 6 Ссылки

Муравьиные колонии представляют собой самоорганизованные системы: сложное коллективное поведение возникает как продукт взаимодействия между многими людьми каждый следует простому набору правил, а не через нисходящие инструкции от элиты или королевы. Ни один рабочий не обладает универсальными знаниями о нуждах колонии; отдельные работники реагируют только на свою местную среду. Из-за этого муравьи являются популярным источником вдохновения для проектирования в области разработки программного обеспечения, робототехники, промышленного дизайна и других областей, в которых задействовано множество простых частей, работающих вместе для выполнения сложных задач.

Самая популярная текущая модель самообучения. Модель порога реакции - это организация муравьев и других социальных насекомых. Порог для конкретной задачи - это количество стимула, такого как феромон или взаимодействия с другими работниками, необходимого для того, чтобы заставить работника выполнить связанную задачу. Более высокий порог требует более сильного стимула и, следовательно, означает меньшее предпочтение при выполнении конкретной задачи. У разных работников разные пороговые значения для разных задач, что позволяет определенным работникам действовать как специалисты, которые предпочтительно выполняют одну или несколько задач. На пороговые уровни могут влиять несколько факторов: возраст работника, поскольку с возрастом работники часто переключаются с работы внутри гнезда на работу вне гнезда; размер, поскольку более крупные рабочие часто выполняют разные задачи, такие как защита или переработка семян; каста; здоровье, поскольку травмы могут побудить молодых рабочих раньше переключиться на работу вне гнезд; или быть распределенными случайным образом. По мере увеличения спроса на задание увеличивается и доля работников, чьи пороговые значения достигаются; по мере снижения спроса достигается меньшее количество рабочих пороговых значений и меньше рабочих выделяется для выполнения этой задачи. Таким образом, простые индивидуальные правила позволяют регулировать крупномасштабную работу в различных условиях. Эта система также может развиваться в зависимости от различных сред и стратегий жизненного цикла, что приводит к огромным вариациям, наблюдаемым у муравьев.

Это мгновенный переход всей системы к новому стабильному паттерну при достижении порога. Бифуркация также известна как мультистабильность, в которой возможно множество стабильных состояний.

Примеры типов паттернов:

1. Переход между неупорядоченным и упорядоченным паттерном
2. Переход от равномерное использование множества источников пищи к одному источнику.
3. Формирование разветвленных гнездовых галерей.
4. Групповое предпочтение одного выхода убегающим муравьям.
5. Формирование цепочки взаимного хватания за ноги.

Колеблющиеся паттерны активности, в которых люди с разным уровнем активности стимулируют друг друга, возникающие в результате взаимной активации.

Примеры типов паттернов:

1. Короткие ритмы, возникающие из-за механических активация от физического контакта.
2. Долгосрочные ритмы, в которых временные изменения потребностей в пище и личинок стимулируют изменения в репродуктивном цикле.

Бегущие волны химической концентрации или механические деформации.

Примеры типов паттернов:

1. Сигнальные волны, распространяемые при физическом контакте.
2. Вращающийся след s от пространственных изменений пищевых ресурсов, влияющих на активность по прокладыванию троп.

Самоорганизованная критичность - это резкое нарушение системы, возникающее в результате нарастания событий без внешних стимулов.

Примеры типов паттернов:

1. Резкие изменения в активности кормления.
2. Механический захват ног, образующий муравьиные капли.