شباهت رفتاری کلونی مورچه ها با شبکه‌های نورونی مغز
تیم تحریریه- ۸ مرداد ۱۴۰۱
با افزایش دما، احتمالا شاهد حرکت کلونی مورچه ها خواهید بود. هرکدام از مورچه‌ها با این‌که گرمای زیر پایش را حس می‌کند، به راهش ادامه می‌دهد تا زمانی که کل کلونی مسیرش را عوض کند. آن موقع است که همه گروه سعی می‌کند هرچه زودتر محل را ترک نماید. سراسر این فرایند طوری اتفاق می‌افتد که انگار کلونی مورچه ها ذهنی جمعی دارند.
پژوهشی جدید نشان داده است که کلونی مورچه ها رفتاری شبیه شبکه‌های نورونی مغز از خود نشان می‌دهد.
دنیل کرونار و دستیارش اساف گال، از راکفلر، شرایط آزمایشی جدیدی ایجاد کرده‌اند تا شیوه تصمیم‌گیری در مورچه‌ها را به صورت دقیق مورد مطالعه قرار دهند. یافته‌های این پژوهش در ژورنال Proceedings of the National Academy of Sciences به چاپ رسیده است. به طورخلاصه، تصمیم کلونی مورچه ها به ترک محل به خاطر افزایش دما، تابعی از میزان افزایش دما و اندازه گروه می‌باشد.
این پژوهش نشان می‌دهد که همچون فرآیند محاسباتی شبکه‌های نورونی مغز، مورچه‌ها نیز اطلاعات حسی را با پارامترهای مربوط به گروه‌شان ترکیب می‌کنند تا به یک پاسخ جمعی دست یابند.
کرونار، رئیس آزمایشگاه رفتار و تحول اجتماعی، توضیح می‌دهد: «برای اولین بار رویکردی ارائه داده‌ایم که کلونی مورچه ها را به عنوان یک سیستم شبه‌شناختی در نظر می‌گیرد که ورودی‌های دریافتی را به خروجی تبدیل می‌کند. این دستاورد را می‌توان گامی در راستای درک بهتر محاسبات جمعی در کلونی‌های حشرات دانست.»
اثر فرومون‌ها در بالارفتن آستانه دما در کلونی مورچه ها
فرایند تصمیم‌گیری را می‌توان مجموعه‌ای از گام‌های محاسباتی دانست که قرار است مزیت را به حداکثر و هزینه را به کمترین حد ممکن برسانند. برای نمونه، در یک شیوه تصمیم‌گیری به نام آستانه پاسخ حسی، برای این‌که حیوان رفتار خاصی با مقدار هزینه مشخصی را انجام دهد، باید ورودی‌های حسی مثل گرمای هوا را در آستانه خاصی تجربه کند. اگر دمای محیط به اندازه کافی افزایش نیابد، انجام آن رفتار به صرفه نخواهد بود.
هدف کرونار و گال، بررسی شیوه پردازش اطلاعات در سطح جمعی، تحت تأثیر پویایی‌های گروهی، بوده است. به همین خاطر، سیستمی توسعه دادند که در آن، می‌توانستند یک کلونی مورچه را با تغییر کنترل‌شده دما برآشفته کنند. هریک از مورچه‌ها با رنگ نشانه‌گذاری شدند تا بتوان پاسخ‌های رفتاری‌شان را با دوربین‌های مخصوص رهگیری کرد.
همان‌طور که انتظار می‌رفت، کلونی‌های متشکل از 36 مورچه کارگر و 18 نوزاد، با رسیدن دما به 34 درجه سلسیوس، لانه را ترک می‌کردند. با این حال، آن‌چه موجب تعجب پژوهشگران شد، این بود که مورچه‌ها تنها به دمای محیط پاسخ نمی‌دادند. هر یک از کلونی‌ها با افزایش آستانه دما رفتار متفاوتی از خود نشان می‌دادند؛ به طور کلی، هرچه اندازه کلونی بزرگ‌تر میشد، آستانه دمای لازم برای ترک لانه هم افزایش می‌یافت. برای مثال، کلونی‌های 200 مورچه‌ای آنقدر صبر کردند تا آستانه دما از 36 درجه رد شد. به گفته کرونار، به نظر می‌رسد آستانه مقدار ثابتی نیست و بسته به اندازه گروه تغییر می‌کند.
هر یک از مورچه‌ها به صورت انفرادی نسبت به اندازه کلونی درکی ندارند؛ پس سؤال مطرح می‌شود که تصمیم‌شان مبنی بر ترک لانه، بر چه اساسی اتخاذ می‌شود؟ کرونار و گال حدس می‌زنند که علت به مقیاس اثر فرومون‌های ناشی از حضور مورچه‌ها برگردد (فرومون‌ها، مولکول‌های پیام‌رسان نامرئی هستند که اطلاعات را بین مورچه‌ها منتقل می‌کنند). پژوهشگران سعی کرده‌اند تا با استفاده از یک مدل ریاضیاتی، امکان‌پذیر بودن چنین مکانیزمی را بسنجند. اما هنوز نمی‌دانند چرا کلونی‌های بزرگ‌تر آستانه دمای بالاتری دارند. کرونار معتقد است که این نکته می‌تواند دلیل خیلی ساده‌ای داشته باشد: هرچه اندازه کلونی بزرگ‌تر باشد، انتقالش سخت‌تر می‌شود.
کرونار و گال امیدوارند تا در آینده بتوانند با تکیه بر پارامترهای بیشتر و مطالعه دقیق‌تر پاسخ حشرات، مدل نظری که از فرآیند تصمیم‌گیری در کلونی‌های مورچه ارائه داده‌اند را ارتقاء دهند. برای نمونه، می‌توان میزان فرومون‌های محیط را تغییر داد یا از مورچه‌هایی استفاده کرد که به صورت ژنتیکی تغییر یافته‌اند و قادر به تشخیص دمای محیط هستند. کرونار در انتها خاطرنشان می‌کند: «تا بدین لحظه فقط کلونی حشرات را برآشفته کرده‌ایم و پاسخ‌شان را به دقت اندازه گرفته‌ایم. قصد داریم در آینده از مهندسی معکوس استفاده کنیم تا کارکردهای درونی را با جزئیات بیشتر بسنجیم.»
جدیدترین اخبار هوش مصنوعی ایران و جهان را با هوشیو دنبال کنید
