Kolektivní inteligence mravenců roste s počtem

Mravenci patří mezi nejstudovanější hmyz – přitahují pozornost svou pracovitostí, organizovaností, ale také společenstvy, která svou složitostí připomínají lidské civilizace. V poslední době jejich jednoduché, ale velmi účinné chování inspiruje i vývoj umělých inteligencí (AI), konkrétně agentů, kteří umí spolupracovat. Vědci se teď podívali na to, jak složité problémy umí mravenci vyřešit, když je to nutné. Ukázalo se, že víc hlav víc ví.

V sérii složitých experimentů vystavili vědci mravence problémům a hádankám, které měly zjistit, jak dobře si s nimi tento hmyz poradí. Ukázalo se, že čím více mravenců problém řeší, tím náročnější úkol jsou schopní zvládnout – jako by kolektivní inteligence rostla s každým dalším mravencem.

„Inspirací pro naši studii bylo pozorování mravenců, jak v terénu spolupracují při přepravě velkých nákladů potravy do svého hnízda,“ nastínil hlavní autor studie, myrmekolog Ofer Feinerman z Weissmanova institutu.

„Když mravenci dorazí ke svému hnízdu, nevyhnutelně čelí výzvě – musí manévrovat s velkým, často nepravidelně tvarovaným nákladem přes úzký vchod. Tato přirozená geometrická hádanka nás inspirovala k tomu, abychom se pokusili zmapovat schopnosti mravenců při řešení hádanek a zjistit, jak se tyto schopnosti mohou měnit v závislosti na velikosti skupiny.“

Šílení černí mravenci

Feinerman a jeho kolegové experimentovali s mravenci druhu Paratrechina longicornis, kteří nemají české jméno, ale anglicky se jim říká „crazy black ants“, tedy šílení černí mravenci, kvůli jejich zdánlivě chaotickému, trhavému způsobu pohybu.

Vědci nejprve na 3D tiskárně vyrobili drobné předměty, přičemž přesně nastavili jejich hmotnost a vlastnosti. Následně nechali tyto předměty přes noc ležet v kočičím žrádle, aby začaly lákavě „vonět“. V podstatě tak mravence přiměli, aby tyto drobné artefakty sbírali a nesli je bludištěm směrem ke svému hnízdu.

„Stačilo umístit náklad a laserem vyřezané bludiště poblíž mravenčího hnízda a mravenci se postarali o zbytek, zatímco jsme je natáčeli,“ vysvětlil Feinerman. „Abychom otestovali různé velikosti skupin, vytvořili jsme zmenšené verze každého bludiště. Dbali jsme na to, aby hmotnost nákladu, normalizovaná podle počtu mravenců, zůstala napříč různými měřítky konstantní, takže jsme měřili koordinaci a spolupráci, a ne jen zvyšovali fyzickou náročnost úkolu. Protože se jedná o čistě geometrickou hádanku, její zmenšení nebo zvětšení nemělo žádný vliv na výpočetní náročnost řešení,“ doplnil.

Ukázalo se, že v množství je u mravenců síla nejen fyzická, ale i intelektuální. Biologové zjistili, že větší skupiny mravenců byly obvykle schopné řešit složitější hádanky než skupiny menší. Rozdíly mezi malými a velkými skupinami se ale projevily až tehdy, když se problém stal dostatečně složitým. To ukazuje, že tento hmyz pracuje velmi dobře s energií – nemrhá jí zbytečně, když stojí před dostatečně snadným úkolem, který by splnil bez větší „duševní“ námahy.

Jinými slovy, téměř všechny skupiny mravenců si vedly dobře při přímočarých úkolech, které od nich vyžadovaly přenášení malých břemen jednoduchým bludištěm. Když se ale stala bludiště složitějšími a břemena těžšími, větší skupiny se staly mnohem efektivnější než ty menší.

Simulace

Když vědci přemýšleli o tom, jak je to možné, nespolehli se jen na prosté úvahy – otestovali své hypotézy na počítačové simulaci. Definitivní vysvětlení zatím nemají, ale zajímavé bylo, že když autoři doplnili fyzikální modely vlastnostmi a strategiemi inspirovanými mravenci, zjistili, že simulace byly efektivnější. To podle autorů dále zdůrazňuje kolektivní inteligenci a přizpůsobivost mravenčích kolonií.

V budoucnu by nové poznatky, které Feinerman a jeho kolegové získali, mohly potenciálně inspirovat vývoj nových systémů umělé inteligence a rámců pro rojovou robotiku. Mezitím výzkumníci plánují pokračovat ve zkoumání komplexního skupinového chování mravenců, aby se dozvěděli více o jeho behaviorálních a neuronových základech.

„Snažíme se pochopit, jak mravenci ladí své chování, aby byli schopni řešit obrovskou škálu hádanek,“ dodal Feinerman. „Konkrétně chceme zjistit, jestli tato působivá vlastnost pochází z mozku jednotlivých mravenců, nebo z vlastností kolektivu, které zatím ještě úplně nechápeme.“

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

El Niño dál zesiluje. Letos je jiné

El Niño roku 2026 patří mezi ty nejsilnější v dějinách pozorování. Navíc se ale rozvíjí v mnohem teplejším světě, než byl ten při minulých extrémních epizodách tohoto jevu. Vědci předpokládají, že také jeho dopady proto mohou být letos velmi odlišné.
před 50 mminutami

Tajné náklady a rušení družic. Vesmírné zbrojní závody sílí

Sdělení Spojených států ohledně rozmístění zbraní na oběžné dráze odstartovalo novou éru militarizace vesmíru, míní experti. Nečekaný krok podle nich ukazuje, že závody ve zbrojení zrychlují. USA mají nejspíš v kosmu systémy elektronického boje, protože kinetické zbraně za sebou zanechávají nebezpečný odpad. Washington chce vyslat vzkaz Rusku a Číně, která ve velkém modernizuje své síly.
před 4 hhodinami

Všechny římské cesty nevedly do Říma. Klíčová byla i Konstantinopol, naznačuje výzkum

Před rokem zveřejnila skupina vědců největší mapu silniční sítě starověkého Říma. Poprvé zobrazili alespoň náznak skutečného rozsahu fenoménu, který na dva tisíce let spojil Evropu. Od té doby data analyzují a nyní tým, v němž hrál významnou roli český vědec Adam Pažout, zveřejnil první výsledky. Naznačují, že celá řada dosavadních poznatků o římských silnicích je možná mylná.
včeraAktualizovánopřed 14 hhodinami

Ministerstvo zdravotnictví odmítá přijít o výzkum, přesun navrhuje resort průmyslu

Ministerstvo průmyslu a obchodu navrhuje od roku 2028 přesun zdravotnického výzkumu z resortu zdravotnictví pod Technologickou agenturu ČR (TAČR). Návrh potvrdilo ministerstvo zdravotnictví, se změnou ale nesouhlasí.
před 16 hhodinami

Irští vědci popsali dvě desítky nákaz bakteriemi odolnými proti antibiotikům

Bakterie zlatého stafylokoka, které jsou odolné vůči antibiotikům, se snadno šíří a špatně léčí. Občas dochází i k lokálním epidemiím, kdy se nakazí více lidí najednou – zpravidla v souvislosti s těsným fyzickým kontaktem a přeplněnými prostory, jako jsou sportovní akce, věznice a zařízení péče o děti. Irští lékaři popsali případ, kdy se nakazily dvě desítky dětí při hře na nafukovacím skákacím hradu. Prokazatelně se infikovalo 22 dětí. Několik skončilo hospitalizovaných, žádné naštěstí nezemřelo.
před 17 hhodinami

NASA objevila na Měsíci nový kráter. Nárazu si nikdo nevšiml

Vědci objevili na Měsíci kráter, který vznikl při dopadu cizího tělesa před dvěma lety a zpočátku zůstal bez povšimnutí. Při průměru přibližně 222 metrů a hloubce až 43 metrů je kráter větší než Koloseum v Římě, píše agentura AP. Podle vědců k události takového měřítka dochází přibližně jednou za asi 130 let. Pro badatele představuje nový kráter vítaný zdroj informací, které mohou být užitečné pro plánovanou výstavbu měsíční základny amerického Národního úřadu pro letectví a vesmír (NASA).
před 20 hhodinami

Změna klimatu hrála významnou roli při sesuvech v Nepálu

Za katastrofickým sesuvem hornin a ledu, k němuž došlo minulý měsíc na hranici Nepálu a Číny, stála kombinace geologických a klimatických faktorů, popisuje analýza vědců z organizace World Weather Attribution, kteří spolupracovali s několika mezinárodními glaciology neboli experty na ledovce. Klimatické faktory byly podle zprávy ovlivněné desetiletími klimatické změny způsobené spalováním fosilních paliv.
před 23 hhodinami

Vědci poprvé nafilmovali samici keporkaka, která zřejmě truchlila nad mrtvým mládětem

Záběry pořízené u australského pobřeží ukazují samici keporkaka, která nejspíše truchlí po mrtvém mláděti. Podle nového výzkumu video nabízí vzácný vhled do složitých emocí savců žijících v moři.
včera v 09:33

Evropský pohled

ČT24 každý den vybírá z obsahu publikovaného evropskými veřejnými médii, členy Eurovize.