يضع البشر الميزانيات عند مواجهة مستقبل غير مؤكد. هكذا يفعل النمل

تخيل أنك تبحث عن مكان لركن السيارة في حدث مزدحم. تجد واحدًا بعيدًا عن وجهتك. هل قررت أن تأخذها ، أو تستثمر المزيد من الوقت في البحث عن مكان أفضل قد يكون موجودًا أو غير موجود؟

يمكنك حل هذا القرار عن طريق “وضع الميزانية”: الحد من الموارد (الوقت) الذي ستقضيه في البحث عن خيار أفضل قبل الاستقرار على الخيار الأدنى. هذه الإستراتيجية ، التي تسمح لنا بتقليص خسائرنا عندما لا تسير الأمور كما كنا نأمل ، تُستخدم بشكل شائع عندما لا نستطيع معرفة مردود اختياراتنا مقدمًا.

اتخاذ القرارات في ظل عدم اليقين مشكلة نواجهها جميعًا. في بحث جديد نُشر في Proceedings of the National Academy of Sciences ، أظهرنا النمل الحائك (Oecophylla smaragdina) – مثل البشر – قم بإدارتها عن طريق وضع ميزانية لاستثماراتهم في مهمة ذات مردود غير مؤكد.

يسد النمل الحائك الفجوات بأجسادهم

يربط النمل الحائك أجسادهم معًا لتشكيل هياكل تشبه الجسور تسمى “سلاسل معلقة” ، والتي يستخدمونها لعبور الفجوات التي يتم مواجهتها على طول الممرات. تمتد السلاسل إلى عدة أضعاف حجم النملة الفردية ، والأكثر لفتًا للنظر أنها منظمة ذاتيًا.

هذا يعني أن السلاسل يتم تشكيلها دون مساعدة القادة أو المخططات الخارجية. بدلاً من ذلك ، يستجيب كل فرد فقط لمحيطه وتفاعلاته المحلية مع الجيران.

يعد فهم التنظيم الذاتي أمرًا أساسيًا لفهم السلوك الجماعي في مجموعات الحيوانات – من أسراب الطيور إلى أسراب الحشرات – وأنظمة أخرى ، بما في ذلك الحشود البشرية وتدفق حركة المرور.

السلاسل مقامرة

بناء سلسلة له تكلفة على المستعمرة. لا يستطيع النمل في السلسلة المشاركة في مهام المستعمرة المهمة مثل الدفاع عن العش والبحث عن الطعام. تتناسب تكلفة السلسلة مع طولها: السلاسل الأطول أكثر تكلفة ، لأنها تبقي المزيد من النمل مشغولاً.

توفر السلاسل فائدة كبيرة أيضًا: فهي تسمح للنمل باستكشاف المناطق التي لا يمكن الوصول إليها بطريقة أخرى ، والتي قد توفر مصادر الغذاء للمستعمرة. ومع ذلك ، فإن ما إذا كانت المنطقة تحتوي على مورد مربح ، أمر غير معروف للنمل حتى تكتمل السلسلة.

هذا يجعل بناء السلاسل مقامرة. يجب أن تستثمر المستعمرات رأس المال (عدد من النمل) في تشكيل سلسلة قد تؤتي ثمارها وقد لا تؤتي ثمارها.

في دراستنا ، سألنا ما إذا كان النمل ، مثل البشر ، يخصص استثماراته في مهمة عندما تكون المكاسب غير معروفة. توقعنا أن يتوقف النمل عن تشكيل السلاسل عندما تصبح الفجوة المراد سدها طويلة جدًا ، لأن تكلفة السلسلة ستصبح أكبر من اللازم.

آلية بسيطة لاتخاذ قرار معقد

لقد تحدينا النمل في البداية لسد الفجوات العمودية التي يبلغ ارتفاعها 25 مم و 35 مم و 50 مم. يمكن للنمل أن يشكل سلاسل بشكل مريح ضمن هذا النطاق ، مما سمح لنا بتحديد القواعد التي يستخدمونها لبناء السلاسل بدقة.

كشف تحليل مفصل لسلوك النمل أن أحداث الانضمام والخروج تحدث بشكل أساسي في الجزء السفلي (1 سم) من السلاسل. يشير هذا إلى أن النمل غير قادر على ترك مواقعه إذا بدأ فرد أو أكثر بالتدلي منهم.

اقرأ المزيد: الجسور والطرق السريعة والسقالات: كيف يمكن للهندسة المذهلة لنمل الجيش أن تعلمنا كيف نبني بشكل أفضل

وجدنا بعد ذلك أن النمل يقرر مدة البقاء في سلسلة من خلال التقييم البصري لمسافة النمل عن الأرض أدناه. كلما اقتربنا من الأرض ، كلما طالت مدة بقاء النملة في السلسلة.

وهكذا يتم تعديل تشكيل السلسلة من خلال قاعدة بسيطة: تظل كل نملة في السلسلة لفترة زمنية تتناسب مع المسافة التي تفصلها عن الأرض ، وتبقى عالقة في مكانها إذا بدأ نمل أو أكثر بالتدلي منها. لن تتمكن النملة بعد ذلك من التحرك إلا إذا غادرت النملة الأخرى.

هل يمكن لهذه القاعدة أن تتنبأ بمسافة يتوقف بعدها النمل عن تشكيل السلاسل؟ أجبنا على هذا السؤال باستخدام نموذج رياضي ، والذي توقع أن يتوقف النمل عن تشكيل السلاسل عندما تكون الفجوة أطول من 89 مم.

لتأكيد هذه التوقعات ، طلبنا من النمل تشكيل سلاسل على فجوات 110 مم – مسافة تتجاوز بكثير العتبة التي تنبأ بها نموذجنا. كما هو متوقع ، لم يشكل النمل أبدًا سلاسل فوق هذه الفجوات.

خداع النمل لاستثمار المزيد

إذا استخدم النمل الرؤية لتقييم بعده عن الأرض ، فيجب أن نكون قادرين على خداعهم لبناء سلاسل طويلة جدًا (أكبر من 90 مم) عن طريق إبقاء الأرض على مسافة ثابتة من أسفل السلسلة.

أجرينا تجربة إضافية حيث تمكنا من خفض المنصة التي كان على النمل الوصول إليها باستخدام شريط التمرير. مع نمو السلسلة ، قمنا بإنزال المنصة ، مما جعلها بعيدة عن متناول النمل. باستخدام هذا الجهاز ، خدعنا النمل في تشكيل سلاسل بطول 125 مم.

اقرأ المزيد: النحل بارع بشكل مذهل في اتخاذ القرارات – ويشرح نموذج الكمبيوتر لدينا كيف يكون ذلك ممكنًا

على غرار ما يحدث عندما نضع لأنفسنا حدًا زمنيًا للعثور على موقف سيارات ، فإن النمل يضع حدًا للمسافة قبل الاستسلام. ويفعلون ذلك باستخدام قاعدة بسيطة – البقاء في السلسلة لفترة زمنية تتناسب مع المسافة بينك وبين الأرض.

تكشف نتائجنا كيف يمكن للقواعد البسيطة أن توجه المجموعات في اتخاذ قرارات جماعية تكيفية في غياب معلومات المكافأة. لا يساعدنا هذا في فهم النمل فحسب – بل يوفر أيضًا خوارزمية لاتخاذ القرار في سيناريوهات غير مؤكدة ، والتي يمكن تطبيقها في أنظمة اصطناعية متعددة العوامل مثل روبوتات السرب.