昆蟲一直是現(xiàn)代科學(xué)研究的主要對象之一，隨著科技的進(jìn)步，人類研究昆蟲，也早已從基礎(chǔ)研究走向了技術(shù)應(yīng)用，例如毫不起眼的螞蟻。

近日有媒體報(bào)道稱，研究人員通過對“螞蟻搬家”行為的進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)：螞蟻使用多種方法來尋找自己的路，即使在后退時(shí)，它們也能識別熟悉的風(fēng)景，對于這樣的小昆蟲來說，這是一種高度復(fù)雜的視覺。

螞蟻認(rèn)路不光靠眼睛看

“如果只觀察而不干擾，螞蟻外出覓食和返回巢穴的全過程基本很順利，即使途中有停頓，但幾乎不會走彎路；但是如果對螞蟻?zhàn)哌^的地方進(jìn)行阻斷和干擾，螞蟻在走到被干擾地點(diǎn)時(shí)就會原地打轉(zhuǎn)，或者先后向不同的幾個(gè)方向試探前進(jìn)，最終又回到原地。”內(nèi)蒙古生物技術(shù)研究院生物材料創(chuàng)新工作室高級工程師張志剛在接受科技日報(bào)記者采訪時(shí)表示，早年間，他在研究螞蟻體內(nèi)營養(yǎng)成分的時(shí)候，閑暇時(shí)也曾對螞蟻?zhàn)R別路徑的能力做過一些實(shí)驗(yàn)。“我們發(fā)現(xiàn)，即使是拖著沉重的食物倒行，只要螞蟻?zhàn)哌^的路徑不被干擾，它們?nèi)匀荒軌蝽樌?、快速返回巢穴?！?/p>

一個(gè)研究小組通過對西班牙沙漠螞蟻的研究發(fā)現(xiàn)，螞蟻使用多種方法來找到自己的路，即使它們向后走，也可以識別出熟悉的路線。有英國科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，實(shí)際上螞蟻是使用每個(gè)步幅，并測量每個(gè)步幅大小，來完成倒退行走的。他們認(rèn)為，螞蟻通過測量步幅大小來實(shí)現(xiàn)倒退導(dǎo)航的，因?yàn)樗鼈兡軌蚓_測量自己行走的距離，甚至每個(gè)腿分別移動的距離。

然而同時(shí)，有一個(gè)事實(shí)令他們感到困惑：當(dāng)所有定位巢穴的視覺和氣味線索都是錯(cuò)誤的方向時(shí)，為什么螞蟻仍能沿著正確的方向倒退行走？對此，近期一項(xiàng)同樣來自于歐洲的研究結(jié)論似乎可以予以補(bǔ)充：螞蟻的眼睛有很寬的視角——有近360°的視野，而人類在不轉(zhuǎn)頭的情況下，只能看到它們周圍1/3的環(huán)境。當(dāng)螞蟻離開巢穴時(shí)，它們很可能會從身旁和身后獲取信息，然后在拖拽食物時(shí)利用這些信息“導(dǎo)航”。

張志剛介紹說：“現(xiàn)在全球大量的研究證明，螞蟻?zhàn)R途，依靠的是一整套極其復(fù)雜的系統(tǒng)，而這個(gè)系統(tǒng)，不僅僅包括視覺，還包括視覺記憶、氣味、甚至天文學(xué)原理?！?/p>

時(shí)至今日，螞蟻的識途本領(lǐng)仍在不斷刷新著科學(xué)家們的認(rèn)知。

受螞蟻啟發(fā)的新型導(dǎo)航

隨著理論的不斷完善，蟻群算法逐步從螞蟻的活動范圍、生活環(huán)境、覓食規(guī)則、移動規(guī)則、避障規(guī)則、信息素規(guī)則等方面入手，研究出一系列適用于人類活動的優(yōu)化計(jì)算方法。

基于這樣的計(jì)算原理，發(fā)達(dá)國家的技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)見到實(shí)效。2019年年初，法國科學(xué)家開發(fā)出一種能像螞蟻一樣導(dǎo)航的六足機(jī)器人，命名為“antbot”。這種六足機(jī)器人的導(dǎo)航系統(tǒng)借鑒了沙漠螞蟻的導(dǎo)航原理，即覓食的螞蟻能通過留在地上的信息素找到返回棲息地的路。

依靠現(xiàn)代科技，這種機(jī)器人還配備了一個(gè)用于根據(jù)天空中的偏振光檢查其航向的光學(xué)羅盤，以及一個(gè)用于直觀地確定它從起點(diǎn)到終點(diǎn)需要走多遠(yuǎn)的光學(xué)運(yùn)動傳感器。據(jù)報(bào)道，這樣的設(shè)置允許機(jī)器人探索周圍14 m(46英尺)的總距離，并以精確度高達(dá)1 cm(0.4英寸)的速度回到基地。

張志剛告訴記者：“事實(shí)上，我國的科學(xué)家也已經(jīng)開始了蟻群算法的應(yīng)用研究，研究方向主要是導(dǎo)航計(jì)算方法和導(dǎo)航產(chǎn)品研發(fā)；蟻群算法是一種用來在圖中尋找優(yōu)化路徑的概率型算法，具有明確的反饋機(jī)制、并行分布式計(jì)算及良好的自啟發(fā)機(jī)制等優(yōu)點(diǎn)，在求解龐雜的組合優(yōu)化問題方面具有明顯的優(yōu)越性?！?/p>