Ars Technica · Разработка · 4 ч назад
Наука о том, как светлячки синхронизируются
Инженеры раскрыли математические правила, которым следуют светлячки, чтобы синхронизировать свои вспышки.
Подробности
болотные вещи Наука о том, как светлячки синхронизируются. Инженеры открыли математические правила, которым следуют светлячки, чтобы синхронизировать свои вспышки.
Как сообщалось ранее, исследования роения и скопления на протяжении десятилетий в основном были поручены биологам-наблюдателям. Но в 1980-х годах специалист по компьютерной графике Крейг Рейнольдс разработал так называемую программу «boids» — агентную вычислительную модель, которая с тех пор доминирует в исследованиях коллективного поведения. В такой модели каждая отдельная единица роя представляет собой точку, движущуюся по прямой с постоянной скоростью. Если ввести несколько простых правил относительно взаимодействия между точками, то, как только точки станут достаточно плотными, появится узор стекания. Другой набор правил создаст шаблон роения и так далее.
Огненные муравьи представляют собой хрестоматийный пример такого рода коллективного поведения. Несколько муравьев, расположенных на большом расстоянии друг от друга, ведут себя как отдельные муравьи. Но если собрать их достаточно близко друг к другу, они будут вести себя как единое целое, проявляя как твердые, так и жидкие свойства. Вы можете выливать их из чайника, как муравьев, или они могут соединяться вместе, чтобы строить башни или плавучие плоты — полезный навык выживания, когда, скажем, ураган затопляет Хьюстон. Они также преуспевают в регулировании собственного транспортного потока. Вы почти никогда не увидите муравьиную пробку.
Несмотря на повсеместное распространение стай и роений в природе, каждый вид собирается или роится немного по-своему с точки зрения основных действующих механизмов. В 2019 году ученые обнаружили, что стаи диких галок меняют характер полета в зависимости от того, возвращаются ли они на ночлег или собираются вместе, чтобы отогнать хищников.
Бактерии или кишечная палочка также могут проявлять коллективное поведение. Например, у гавайского кальмара-бобтейла есть встроенный фонарик, который помогает этому существу ориентироваться в мутных ночных водах, охотиться за добычей и, в свою очередь, прятаться от хищников. Это особый орган на нижней стороне, удобная маленькая полость, в которой находятся колонии бактерий Vibrio fischeri. Как только бактериальная колония достигает критического порога, все они начинают светиться, служа источником света для кальмара — явление, известное как «чувство кворума».