Песах Бенсон • 15 апреля 2026 г. Иерусалим, 15 апреля 2026 г. (TPS-IL) — Израильские ученые получили новые сведения о том, как колонии муравьев-ткачей координируют крупномасштабное строительство, показав, что их впечатляющие способности к постройке гнезд могут иметь значение для робототехники, инженерии и проектирования сложных систем.
В тропических лесах северной Австралии муравьи-ткачи строят гнезда высоко на кронах деревьев, а не под землей, скрепляя живые листья в полые сферические конструкции и сшивая их шелком, производимым их личинками. Отдельные муравьи выстраиваются в цепи, которые действуют как временные инструменты, позволяя колонии изменять окружающую среду посредством скоординированных усилий.
Работа муравьев возникает из простых локальных правил, физических ограничений и высокоструктурированного коллективного поведения, а не из централизованного планирования. Чтобы подробно изучить этот процесс, профессор Офер Файнэрман и доктор Эхуд Понио из Института Вейцмана отправились в Таунсвилл на севере Австралии, где они собрали целые колонии для лабораторных наблюдений.
«Каждая колония муравьев-ткачей в тропическом лесу может занимать десятки гнезд и несколько крон деревьев высотой в десятки метров, — сказал Файнэрман. — Но королева там только одна… найти ее так же сложно, как найти одного жителя во всем Тель-Авиве». Исследователи сосредоточились на небольших колониях на молодых деревьях, чтобы сделать наблюдение возможным.
Полученные результаты, опубликованные в рецензируемом журнале Current Biology, помогают объяснить, как общественные насекомые могут надежно решать сложные инженерные задачи без индивидуального «интеллекта» на уровне, традиционно связанном с такими задачами.
Полевые работы оказались трудными. Муравьи-ткачи агрессивно защищаются, кусаясь и выделяя кислоту, что требует защитных костюмов. В некоторых случаях местные жители принимали исследователей за бригады по борьбе с вредителями. В один момент колония даже сбежала во время транспортировки, что заставило команду начать сбор заново.
Вернувшись в лабораторию, команда построила контролируемую арену, оснащенную 52 синхронизированными 4K-камерами, имитирующую ветку с четырьмя искусственными листьями. Это позволило им наблюдать за сотнями муравьев, строящих гнезда при тщательно варьируемых геометрических условиях.
Ключевым выводом является то, что муравьи последовательно используют два различных «живых инструмента». Цепи муравьев действуют как «молнии», постепенно стягивая листья, в то время как висящие цепи действуют как «грузы», изгибающие листья в нужное положение. Это не случайные образования, а повторяющиеся функциональные структуры, которые возникают во время строительства и выполняют определенные механические роли.
Однако самым важным результатом является не существование этих инструментов, а то, как они координируются.
Когда исследователи изменяли углы наклона листьев, чтобы создать условия, при которых формирование гнезда могло происходить в нескольких направлениях, они ожидали замешательства или противоречивых результатов. Вместо этого муравьи последовательно избегали конфликтов, следуя простой последовательности: сначала они завершали одно стабильное соединение, и только затем расширяли конструкцию на дополнительные листья. Этот пошаговый порядок предотвращает возникновение конкурирующих сил и фиксирует всю систему в одном глобальном направлении строительства.
По словам ученых, такое поведение предполагает, что то, что кажется сложным «принятием решений», на самом деле является эмерджентным правилом координации, которое предотвращает нестабильность в критические переходные моменты. Муравьи не решают геометрию заранее; скорее, система самостабилизируется посредством локальных взаимодействий, которые естественным образом устраняют конфликтующие конфигурации.
Другое важное следствие заключается в том, что большая часть конечной структуры может формироваться не столько поведенческим выбором, сколько самой физикой. Поскольку листья имеют эллиптическую форму, соединение их краев естественным образом приводит к образованию замкнутой сферической формы. В этом смысле муравьи действуют в рамках сильных геометрических ограничений, которые направляют результат к стабильной, жесткой структуре независимо от намерений более высокого уровня.
В совокупности эти выводы предлагают иной способ понимания коллективного интеллекта. Колония, по-видимому, не полагается на централизованное планирование или сложные внутренние модели. Вместо этого стабильные результаты возникают из взаимодействия простых поведенческих правил, последовательной координации и физических ограничений в окружающей среде.
Полученные результаты предлагают потенциальный план для децентрализованных систем, особенно в области роевой робототехники и распределенной инженерии. Показывая, как муравьи координируют сложное строительство с помощью простых локальных правил и четкого порядка операций, исследование указывает на способы, которыми рои роботов могут собирать конструкции без централизованного контроля. Стратегия муравьев «последовательной блокировки» — завершение одного соединения перед другими — может помочь предотвратить конфликты в системах, где многие агенты действуют одновременно, повышая стабильность в робототехнике, сетях и логистике.
Исследование также подчеркивает ценность использования физических ограничений как части решения. Поскольку муравьи полагаются на геометрию листьев для создания прочных, сферических гнезд, это предполагает, что инженеры могут проектировать материалы и среды, где физика выполняет большую часть работы. Этот подход может быть использован в мягкой робототехнике, легких конструкциях и адаптивных материалах, где структура и стабильность возникают из формы и сил, а не из детального планирования.
«В эти дни мы пытаемся изменить расположение листьев, чтобы бросить вызов муравьям, — сказал Файнэрман. — Тем не менее, колония неоднократно успешно решает сложные задачи… предполагая высокоразвитые когнитивные способности, закодированные в социальном поведении».
