Муравьиные колонии ведут себя как нейронные сети при принятии решений

Температура повышается, и вскоре одной колонии муравьев придется принимать коллективное решение. Каждый муравей чувствует, как под его ногами поднимается жар, но держится, как обычно, пока внезапно не меняет курс. Вся группа выбегает как один — принято решение об эвакуации. Это почти как если бы колония муравьев обладала большим коллективным разумом.


Новое исследование предполагает, что поведение муравьев как группы действительно похоже на сети ов в мозгу.

Дэниел Кронауэр из Рокфеллера и научный сотрудник Асаф Гал разработали новую экспериментальную установку для тщательного анализа процесса принятия решений в муравьиных колониях. Как сообщается в Труды Национальной академии наукОни обнаружили, что когда колония эвакуируется из-за повышения температуры, ее решение зависит как от величины повышения температуры, так и от размера группы муравьев.

Полученные данные свидетельствуют о том, что муравьи объединяют сенсорную информацию с параметрами своей группы, чтобы получить групповой ответ — процесс, похожий на нейронные вычисления, приводящие к принятию решений.

«Мы впервые предложили подход к пониманию муравьиной колонии как когнитивной системы, которая воспринимает входные данные, а затем переводит их в поведенческие результаты», — говорит Кронауэр, глава Лаборатории социальной эволюции и поведения. «Это один из первых шагов к настоящему пониманию того, как сообщества насекомых участвуют в коллективных вычислениях».

Новая парадигма

На самом базовом уровне принятие решений сводится к серии вычислений, направленных на максимизацию выгод и минимизацию затрат. Например, в распространенном типе принятия решений, называемом пороговой сенсорной реакцией, животное должно обнаруживать сенсорные входные данные, такие как тепло выше определенного уровня, чтобы произвести определенное дорогостоящее поведение, например, отойти. Если повышение температуры недостаточно велико, оно того не стоит.

Кронауэр и Гал хотели исследовать, как этот тип обработки информации происходит на коллективном уровне, где в игру вступает групповая динамика. Они разработали систему, в которой они могли точно возмущать муравьиную колонию с контролируемым повышением температуры. Чтобы отслеживать поведенческие реакции отдельных муравьев и всей колонии, они помечали каждое насекомое разноцветными точками и следили за их движениями с помощью камеры слежения.

Как исследователи и ожидали, колонии установленного размера из 36 рабочих и 18 личинок надежно эвакуировали свои гнезда, когда температура достигла 34 градусов по Цельсию. По словам Кронауэра, это открытие интуитивно понятно, потому что «если вам становится слишком некомфортно, вы уходите».