Коллективные черви и роботы-капли защищают индивидуумов, роятся вместе

По отдельности калифорнийские черные живут ничем не примечательной жизнью, питаясь микроорганизмами в прудах и служа кормом для тропических рыб для любителей аквариума. Но вместе десятки, сотни или тысячи сантиметровых существ могут сотрудничать, чтобы сформировать «червячную каплю», изменяющую форму живую жидкость, которая коллективно защищает свои члены от высыхания и помогает им избежать таких угроз, как чрезмерное тепло.


В то время как другие организмы образуют коллективные стаи, стаи или стаи для таких целей, как спаривание, хищничество и защита, черви Lumbriculus variegatus необычны в своей способности сплетаться вместе для выполнения задач, которые не могут выполнить отдельные люди. Новое исследование, проведенное учеными из Технологического института Джорджии, описывает, как черви самоорганизуются, чтобы действовать как запутанная «активная материя», создавая удивительное коллективное поведение, принципы которого были применены, чтобы помочь каплям простых ов развивать собственное передвижение.

Об исследовании, проведенном при поддержке Национального научного фонда и Управления армейских исследований, было сообщено 5 февраля в журнале. Труды Национальной академии наук. Результаты этой работы могут помочь разработчикам роя роботов понять, как возникающее поведение запутанной активной материи может приводить к неожиданным, сложным и потенциально полезным механически управляемым действиям.

Коллективное поведение у червей

Искра для исследования возникла несколько лет назад в Калифорнии, где Саад Бхамла был заинтригован каплями червей, которые он видел в пруду на заднем дворе.

«Нам было любопытно, почему эти черви образуют эти живые капли», – сказал Бхамла, доцент Школы химической и биомолекулярной инженерии Технологического института Джорджии. «Теперь мы показали с помощью математических моделей и биологических экспериментов, что формирование капель обеспечивает своего рода коллективное принятие решений, которое позволяет червям в более крупной капле дольше выживать против высыхания. Мы также показали, что они могут двигаться вместе, а коллективное поведение не делается любыми другими организмами, о которых мы знаем на макроуровне “.

Такое коллективное поведение в живых системах представляет интерес для исследователей, изучающих способы применения принципов живых систем к системам, созданным человеком, таким как роевые роботы, в которых люди также должны работать вместе, чтобы создать сложное поведение.

«Коллектив червячных капель, оказывается, обладает способностями, превосходящими то, что есть у отдельных людей, – замечательный пример биологического возникновения», – сказал Дэниел Голдман, профессор семьи Данн в Физической школе Технологического института Джорджии, изучающий физику живых систем.

Почему черви образуют капли