眼镜蚂蚁

给蚂蚁绑高跷截断腿之后,科学家做出低成


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沙漠蚂蚁,生活在撒哈拉大沙漠里的蚂蚁,蚁族群里高颜值的大长腿。

太阳直射之下的撒哈拉沙漠,地面温度高达70度。踩着比其它蚂蚁更长的大长腿,沙漠蚂蚁在撒哈拉健步如飞,纤细身影掠过滚烫的沙砾,以最快速度觅食回家,减少热浪的袭击。

沙漠蚂蚁吸引大众目光的不是它的好身材大长腿,而是它回家的本事。广袤荒凉的撒哈拉,蚂蚁东找西找,转了很多弯,绕了一圈路,终于发现了一只苍蝇的残骸。找到食物的蚂蚁,无论绕了多少路,离家有多远,总能一条直线地径直往家冲,走最短的路程回家。从遥远的地方启程,蚂蚁怎么找到最优化路程?

你从陌生地点回家,需要定位和导航。GPS,全球卫星定位系统,确定你所在的位置。导航,根据你和你家的位置,在地图上计算出你回家的最短路径,指引你回家。

定位和导航换成蚂蚁的语言,就是要确定2件事情:我现在的位置,和走最短的路回家。蚂蚁用自己只有针头那么大的大脑,完成了你要依赖高科技才能做到的事。

它是怎么做的?德国乌尔姆大学团队深入撒哈拉沙漠,探索蚂蚁的秘密。找到答案之后,他们制造出成本低廉,不需要卫星定位,自己就会找路的撒哈拉机器人(Sahabot2)。法国马赛大学团队更进一步,做出了跟沙漠蚂蚁长得一样的六条腿蚂蚁导航机器人(AntBot)。

蚂蚁的地图

导航回家,首先需要地图。蚂蚁脑袋里的地图,不像百度谷歌地图信息完整,它不管周围有什么商店饭馆停车场,蚂蚁在地图上只画自己出门时走过的路。掌握2个要点,就能画好蚂蚁地图:一是距离,二是方向。

距离

炎热的沙漠,沙子里的水分被蒸干,大风抚平地面上生命残留的痕迹。蚂蚁在干燥的沙漠里很难闻到路上的味道,它没法靠嗅觉,只能靠视觉找路。在找路时,蚂蚁使用了一种叫做“视觉流”的视觉感知。

当你坐在车里,欣赏掠过窗外的风景时,你会发现:路边的树木往后移动得快,远处的青山往后移动得慢。你眼中风景流过的速度不是均衡的,距离离你近的风景流动得快,距离离你远的风景流动得慢。你车子的速度加快,风景流动的速度也加快了。你可以根据自己行驶的速度,和风景流动的速度来判断风景的大致位置。运动中的视觉感知就叫做视觉流。

当蚂蚁外出时,视觉流可以让它画出一个大致的地形草图,只是做不到精确判断。乌尔姆大学团队猜测蚂蚁对距离的精准确定,是通过计算步数来测量,就像汽车里程表一样,轮子转过一圈,车子前进了2米。

为证实猜测,团队给蚂蚁分成2队做实验:长腿队和短腿队。长腿队的蚂蚁,腿上粘上猪鬃做的高跷,让它的腿更长。短腿队的蚂蚁,把它的腿剪断一截,让它的腿更短。

踩高跷的蚂蚁(红队),和被截肢的蚂蚁(绿队)默默忍受着残酷实验的折磨,被释放后立刻飞奔回家。实验结果跟团队预测的一样,踩高跷的蚂蚁跑过了蚁巢的位置,而截肢的蚂蚁在还没到蚁巢时就停下了脚步。离家步距离,腿长一截就走远了,腿短一截就走不到了。实验证实了猜测:蚂蚁通过计算步数来确定距离。[


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