Para peneliti menggunakan robot mini untuk meniru bagaimana semut nyata manuver jaringan mereka sendiri. Kredit: Simon Garnier, et al
Bagi semut, jejak mencari makan yang sarat feromon yang mereka tinggalkan adalah seperti jalur kehidupan: mereka mengarahkan para pekerja ke pusat makanan yang ditemukan sebelumnya dan membantu membimbing mereka pulang ke sarang mereka.
Jejak-jejak ini dapat mencapai ratusan meter, ini adalah pencapaian mengingat banyak semut pekerja kurang dari setengahnya satu inci panjangnya. Salah satu jenis pemanen semut dapat meletakkan satu set jejak (PDF) yang membentang 82 kaki dari pintu masuk sarangnya. Jejak semut kayu, seekor serangga berukuran hanya lima milimeter (itu seperlima inci), mencapai 656 kaki, masing-masing bercabang ke jalur lebih hingga 10 titik di setiap jejak. Semut pemotong daun dapat membangun jaringan yang menyebar hampir dua setengah hektar.
Spesies semut seperti ini cenderung mengambil jalur terpendek antara sarang koloni mereka dan sumber makanan, mengikuti cabang-cabang yang menyimpang sesedikit mungkin dari arah di mana mereka memulai perjalanan mereka. Garpu di jaringan jalurnya, yang dikenal sebagai bifurkasi, tidak simetris dan tidak bercabang ke sudut dengan ukuran yang sama. Tapi apakah semut menggunakan rasa geometri yang canggih untuk melacak jejak mereka, mengukur sudut jalan sebelum memilih satu?
Untuk mempelajari lebih lanjut, para peneliti di New Jersey Institute of Technology (NJIT) dan Pusat Penelitian Kognisi Hewan di Prancis menggunakan robot mini untuk mereplikasi perilaku koloni semut Argentina saat bepergian, yang dilaporkan hari ini dalam jurnal PLOS Computational Biology . Spesies semut ini memiliki penglihatan yang sangat buruk dan melesat dengan kecepatan tinggi, namun dapat bermanuver melalui koridor demi koridor, dari rumah ke makanan dan sebaliknya.
Ketika tidak ada rintangan di sekitar, semut lebih suka berjalan dalam garis lurus tanpa menyimpang dari jalurnya. Orang-orang juga seperti itu: jika kita berjalan menyusuri jalan menuju restoran yang berada di sisi yang sama dengan kita, kita tidak akan menyeberang ke trotoar yang berlawanan kecuali ada sesuatu yang menghalangi jalan kita. Untuk menanamkan rasa penghindaran rintangan ini ke dalam robot, para peneliti memprogram mereka untuk menghindari rintangan dan mengikuti jejak cahaya, yang digunakan para peneliti sebagai pengganti jalur berlapis feromon.
"Alice, " sebuah robot kecil berukuran dua sentimeter (hanya kurang dari satu inci), mengikuti jejak cahaya menggunakan dua fotoreseptor . Kredit: Simon Garnier, et al
10 robot kecil dalam penelitian ini, yang disebut Alices, kemudian ditugaskan untuk menavigasi lingkungan seperti labirin sekitar 60 hingga 70 kali ukurannya, dari titik awal yang mewakili pintu masuk sarang ke titik akhir yang menandakan sumber makanan. Dua fotoreseptor, meniru antena semut, mendeteksi sinar cahaya. Ketika robot berjalan melalui labirin, para peneliti memperkenalkan kunci pas dalam rencana mesin kecil itu — pada titik acak dalam perjalanan mereka, robot dipicu untuk berbelok, sebuah mekanisme yang dimaksudkan untuk lebih meniru tiruan yang berkelok-kelok semut saat mereka merangkak di jalan mereka . Tikungan acak ini diputar pada sudut tidak lebih dari 30 derajat, karena semut nyata tidak terlalu efisien dalam membuat putaran U secara fisik .
Dalam video dipercepat di bawah ini, para peneliti menguji kemampuan navigasi Alices di jaringan yang kompleks, menagih mereka dengan memilih rute terpendek antara "sarang" mereka (di sebelah kanan) ke "sumber makanan (kiri). Memvariasikan balok cahaya yang diproyeksikan ke labirin mengubah gerakan robot di dalam jaringan ketika fotoreseptor mereka mulai bekerja.
Para peneliti menemukan bahwa, tanpa sepengetahuan geometri labirin, semut robot berperilaku persis seperti semut nyata: mereka berbelok secara acak kecil, tetapi bergerak ke arah umum yang sama. Ketika mereka mencapai pertigaan jalan, ini membuat robot memilih jalur yang paling tidak menyimpang dari lintasan awal mereka. , meskipun mereka tidak dilengkapi untuk mengukur sudut. Ketika mereka mendeteksi jejak cahaya, mereka berbalik untuk mengikuti jalan itu.
Para peneliti mengatakan ini berarti bahwa semut Argentina mungkin tidak perlu menggunakan proses kognitif yang kompleks untuk menghitung geometri dari berbagai jalur. Tetapi mengambil jalan bercabang di jalan yang mengarah ke rute terpendek ke makanan sangat meningkatkan keberhasilan mencari makan untuk seluruh koloni. Jadi menggunakan feromon dengan pengetahuan spasial yang intuitif tentang di mana makanan mungkin berada, menjaga semut di jalur yang benar; karena lebih banyak semut mengikuti jalan menuju makanan, feromon menjadi lebih terkonsentrasi di sepanjang jalan, selanjutnya membantu membimbing semut yang belum melakukan perjalanan. Faktanya, metode navigasi memilih garpu yang tepat di jalan melipatgandakan jumlah semut makanan yang dibawa kembali ke sarang mereka daripada jika mereka hanya mengandalkan feromon saja, kata penulis utama Simon Garnier, seorang profesor biologi di NJIT.
"Jika Anda hanya memiliki feromon dan Anda tidak memiliki trik ini, Anda kurang efisien karena Anda lebih cenderung membuat semut terperangkap dalam loop, " kata Garnier, yang menjalankan Swarm Lab institut, yang mempelajari kelompok serangga tingkah laku. "Jadi mereka akan memperkuat jalur mereka di sekitar loop, dan mereka hanya akan terjebak di loop ini dan berbalik dan berputar selamanya."
Navigasi semacam itu juga dapat membantu membimbing semut melalui jalur bawah tanah yang menghubungkan berbagai bagian sarang mereka. Meniru alat navigasi alami ini memungkinkan peneliti untuk lebih memahami cara kerja perilaku hewan kolektif.
