درس‌هایی که ربات‌های آینده باید از مورچه‌ها بیاموزند
تصور کنید گروهی از مورچه‌ها در حال کشیدن برگ‌ها هستند؛ اما برخلاف انتظار، با بزرگ‌تر شدن گروه، نه‌تنها هر مورچه ضعیف‌تر نمی‌شود، بلکه نیروی هر یک افزایش می‌یابد.
هیچ شکی نیست که مورچه‌ها در همکاری گروهی استاد هستند. اما تحقیقات جدید نشان می‌دهد که توانایی حیرت‌آور آن‌ها در تقسیم کار به شکل زنجیره‌ای، می‌تواند الهام‌بخش انسان‌ها و مهندسان رباتیک باشد.
بسیاری از ما تجربه کار در پروژه‌های تیمی بزرگ را داریم و می‌دانیم که اضافه شدن اعضای بیشتر همیشه به معنای کارآمدتر شدن نیست. به گزارش خبرآنلاین، واقعیت این است که وقتی گروه بزرگ‌تر می‌شود، بهره‌وری فردی اغلب کاهش می‌یابد. به عبارتی ساده، «دست زیاد کار را سبک می‌کند، اما آشپز که زیاد شد، آش شور می‌شود.»
این پدیده که با نام «اثر رینگلمن» شناخته می‌شود، اولین بار در قرن نوزدهم توسط مهندس فرانسوی، مکس رینگلمن، کشف شد. او در یک مسابقه طناب‌کشی دریافت که هرچند مجموع نیرو با اضافه شدن افراد بیشتر افزایش می‌یابد، اما تلاش فردی هر نفر کاهش پیدا می‌کند. این کاهش کارایی عمدتاً به دو عامل برمی‌گردد: دشواری هماهنگی در گروه‌های بزرگ و پدیده‌ای موسوم به «سستی اجتماعی»، یعنی کاهش انگیزه افراد وقتی احساس مسئولیت فردی کمتر می‌شود.
با این حال، در بسیاری از گونه‌های جانوری، از ماهی‌های اجتماعی گرفته تا شیرها، اوضاع برعکس انسان‌هاست و آن‌ها می‌توانند در گروه‌های بزرگ همکاری موفقی داشته باشند. این سؤال مطرح می‌شود که آیا حیواناتی هستند که توانسته‌اند اثر رینگلمن را دور بزنند؟ پژوهش‌های اخیر نشان می‌دهد پاسخ مثبت است و مورچه‌ها بهترین نمونه آن هستند.
همکاری به سبک مورچه‌ها
مورچه‌ها در میان موجودات اجتماعی، نمونه‌ای بی‌نظیر از همکاری گروهی به شمار می‌روند. در گروه‌های میلیونی، آن‌ها قادرند کارهای پیچیده‌ای را به شکل هماهنگ انجام دهند و مورچه‌های بافنده نمونه‌ای ویژه در این میان هستند.
این مورچه‌ها لانه‌های خود را روی درخت‌ها می‌سازند و برای این کار برگ‌های زنده را با نخ‌های ابریشمی تولید شده توسط لاروها به هم می‌پیوندند. در این فرآیند، مورچه‌ها زنجیره‌های کششی تشکیل می‌دهند؛ هر مورچه با گرفتن کمر مورچه جلویی، در یک جهت کشش ایجاد می‌کند.
دانشمندان برای بررسی نیروی مورچه‌ها، برگ‌های مصنوعی را به دستگاه سنجش نیرو وصل کردند و مورچه‌ها را تشویق به تشکیل زنجیره برای کشیدن برگ‌ها نمودند. به این ترتیب نیروهای جمعی به‌صورت لحظه‌ای ثبت شد.
فرض اولیه این بود که با افزایش تعداد مورچه‌ها، نیروی هر فرد کاهش می‌یابد، همانند مشاهدات قبلی روی گونه‌هایی مثل مورچه‌های آتشین که هنگام ساخت توپ‌های چسبنده برای فرار از سیلاب‌ها در گروه‌های بزرگ، هر مورچه کمتر نیرو تولید می‌کرد.
اما نتایج مطالعه روی مورچه‌های بافنده نشان داد که با افزایش تعداد، نه تنها نیروی جمعی بیشتر شد، بلکه نیروی هر مورچه نیز افزایش یافت. پژوهشگران این گونه را «فوق کارآمد» توصیف کردند.
راز تقسیم کار در زنجیره‌ها
این کارایی فوق‌العاده صرفاً ناشی از تعداد بیشتر مورچه‌ها نیست. مطالعات نشان داد که نحوه آرایش مورچه‌ها در زنجیره اهمیت کلیدی دارد؛ زنجیره‌های بلند و یکپارچه بهترین عملکرد را داشتند.
همچنین وضعیت بدنی مورچه‌ها بسته به جایگاهشان در زنجیره متفاوت بود:
-
مورچه‌های عقبی با پاهای کشیده نقش مقاوم منفعل را ایفا می‌کردند.
-
مورچه‌های جلویی و میانی در حالت خمیده، نشان‌دهنده کشش فعال بودند.
این الگو نوعی تقسیم کار دقیق را نشان می‌دهد و پژوهشگران آن را «چرخ‌دنده نیرو» نامیده‌اند. به گفته آن‌ها، ضعیف‌ترین بخش زنجیره محل اتصال مورچه‌ها به زمین است، نه اتصال مورچه‌ها به یکدیگر. مورچه‌های عقبی با ایجاد اصطکاک از لغزش جلوگیری کرده و به مورچه‌های جلویی امکان می‌دهند نیروی بیشتری تولید کنند و این نیرو را در طول زنجیره منتقل کنند.
بیشتر همیشه بهتر؟
این کشف دیدگاه رایج اثر رینگلمن را به چالش می‌کشد. مورچه‌های بافنده نشان می‌دهند که افزایش تعداد می‌تواند به جای کاهش کارایی، بازدهی فوق‌العاده ایجاد کند.
این یافته‌ها پیامدهای گسترده‌ای در حوزه رباتیک دارند. تاکنون ربات‌های گروهی معمولاً مقیاس خطی داشتند و دو برابر کردن تعداد ربات‌ها، تنها دو برابر خروجی ایجاد می‌کرد. اما با الگوبرداری از مورچه‌های بافنده، می‌توان ربات‌هایی طراحی کرد که با افزایش تعداد، عملکردشان فراتر از مجموع اجزای آن‌ها افزایش یابد.
در واقع، این مورچه‌ها نشان می‌دهند که در کار گروهی، بیشتر گاهی واقعاً بهتر است. شاید اگر مورچه‌ها آشپز بودند، بهترین آش دنیا را می‌پختند.
