蚂蚁如何避免交通堵塞

蚂蚁令人难以置信的是，尽管它们像我们一样在拥挤的道路上奔跑，但它们似乎从来没有被堵在交通堵塞中。图卢兹大学的劳伦-安妮·泊松尼尔向克里斯·史密斯解释说，她想知道为什么……

劳拉-安妮——我从小就观察群居昆虫——蜜蜂和蚂蚁。我总是觉得很神奇，他们怎么能这么有组织，因为他们没有任何标志，红绿灯或任何警察告诉他们该怎么做。当你在野外看到蚂蚁时，你永远不会注意到交通堵塞。是的。我们想知道这是不是真的，我们想测试一下。

克里斯:在你做这个非常全面的研究之前，我们对蚂蚁交通了解多少?

事实上，只有很少的数据。做这类实验非常耗时，在一条小路上数蚂蚁也很费时间。

克里斯:因为公平地说，除了我们人类，没有多少其他物种——也许是白蚁——在道路上双向行走?

劳伦-安妮-对，没错。我们与蚂蚁和白蚁有一个共同的事实:我们生活在一个地方，我们从另一个地方获取食物，然后把食物带回家。

Chris -但不像我们，根据我的通勤经历，我不知道你们在图卢兹是什么样子，但我的每天都变成了噩梦，蚂蚁似乎没有这个问题。你在等式中加入越来越多的蚂蚁，它们似乎找到了一种方法，继续移动。

劳伦-安妮-嗯。肯定有比我们强多了。当有很多蚂蚁时，它们确实会减慢一些速度，但与我们观察到的行人交通或汽车相比，这是非常有限的影响。其中一个原因是因为它们有一个坚硬的身体，所以它们可以相互碰撞而不会受伤，这与汽车或我们相反，我们不想相互碰撞。所以我们放慢脚步，避开彼此。所以我们浪费了时间，而蚂蚁不需要这样做。另一个原因是它们可以很快恢复到最大速度，而对于汽车来说，你必须再次加速，需要一些时间才能恢复到最大速度，而蚂蚁只需要一两步。他们弥补了失去的时间。当蚂蚁看到另一只蚂蚁从相反方向过来时。它们会停下来与这只蚂蚁互动，因为它们可以获取信息，检查它是否有入侵者或其他蚂蚁来攻击它们。 So they do a, they touch antennae and they smell for example, if it does find some nice food there. And when there is a lot of ants, they shorten those interactions. So they do it way quicker and also accelerate between each interaction to regain the time they've lost. And the last thing when they see that there is a lot of ants already on the trail, they stop going there, which is what we should probably do. When we see that there's already a lot of cars, if we go, which is going to create a traffic jam which should just Wait rather than go there.

克里斯-你是怎么观察到的?

Laure-Anne:我们使用了不同的菌落大小，从很小的密度一直到非常高的密度。把蚂蚁留在实验室的小巢里，我们把巢和一个平台连接起来，在那里我们给它们喂食，所以我们用糖水，因为这些蚂蚁——我们用的是阿根廷蚂蚁，它们非常喜欢糖——它们必须过一座桥才能到那里我们所做的是，我们用了400只蚂蚁的蚁群，最多有25600只蚂蚁。我们还改变了桥的宽度，使它们更拥挤

克里斯:那你是在数他们在桥上和桥下的数量，所以你大致知道交通流量是多少?

劳拉-安妮:没错。我数着过桥的蚂蚁。

克里斯-你有电子帮助吗?因为这听起来像是一场噩梦，因为那里有25000只蚂蚁。你到底是怎么找到他们的?

那是一项乏味的工作。过桥的蚂蚁的数量我用手数过了。所以我基本上有一个可用的帮助软件。所以每当有蚂蚁穿过时，我就点击它，它就会记录蚂蚁的时间和方向。然后我们用图像分析来知道海滩上有多少蚂蚁。这是由计算机完成的。

克里斯:你能用数学的方法表达这些关系吗?那么，现在有没有办法可以有效地建立模型并证明为什么它对蚂蚁有利，为什么对人类不利以及我们能做些什么来改善人类的出行方式呢?

蚂蚁和人类有很多不同之处，但我们可以比较。例如，通常用于研究流量的方法是将密度联系起来。所以个体的数量或蚂蚁在一个表面上的速度。所以通常在开始的时候，流随着密度的增加而增加，因为开始的时候没有很多个体。所以流量很低，但它们都可以快速移动。过了一段时间，当有很多人的时候，他们都放慢了彼此的速度。所以当密度很高的时候，水流就会减少。所以它给出了一个钟形曲线。

克里斯:现在是圣诞节，我可以跟你开个玩笑吗?

劳拉-安妮-请说!

克里斯:你怎么区分雄性和雌性蚂蚁?

劳拉-安妮:哦，她们都是女性。我毁了这个笑话!

克里斯:嗯，不一定。答案是你把它扔进水里。如果是雄性，它会漂浮:“男蚁”。

劳拉-安妮-哈哈!你知道蚂蚁为什么从不生病吗?

克里斯-应该是"抗生素"或"抗体"之类的。是吗?

是的，他们有很多抗体!