Подумайте обо всём, что должно происходить
для процветания человеческого поселения:
производство пищи,
строительство жилищ,
воспитание детей и так далее.
Нужно найти способ распределения ресуров,
организации основных усилий
и эффективного разделения труда.
А теперь представьте решение этих задач безо всякого планирования
или высокоуровневых коммуникаций.
Добро пожаловать в муравьиную колонию.
Муравьи обладают одной из самых сложных социальных организаций
в царстве животных,
живя упорядоченными колониями,
состоящими из членов разных классов,
выполняющих конкретные роли.
Несмотря на сходства с человеческими обществами,
такая организация является не результатом высокоуровневых решений,
а частью биологически запрограммированного цикла.
У многих видов
все крылатые самцы и крылатые девы-матки
изо всех ближайших колоний населения
оставляют свои гнёзда
и встречаются в центральном месте для спаривания,
направляя друг друга к этому месту с помощью феромонов.
После спаривания самцы умирают,
а самки пытаются основать новую колонию.
Те немногие, которым удаётся выжить, обоснуются в подходящем месте,
сбрасывают крылья
и начинают откладывать яйца,
избирательно оплодотворяя их спермой, сохранённой после спаривания.
Из оплодотворённых яиц вылупятся самки-рабочие,
которые будут заботиться о матке и её яйцах.
Они будут защищать колонию
и добывать пищу,
пока из неоплодотворённых яиц не вылупятся самцы,
которые будут лишь дожидаться времени, когда они будут готовы покинуть гнездо
и поучаствовать в размножении, запустив новый цикл.
А как рабочие муравьи решают, что делать и когда?
Вообще-то, они и не решают.
Хотя у них и нет способов сознательной коммуникации,
отдельные муравьи взаимодействуют друг с другом
с помощью прикосновений, звуков и химических сигналов.
Эти раздражители служат многим целям:
от предупреждения остальных муравьёв, что один из них убит,
до сообщения о том, что репродуктивная жизнь матки близка к завершению.
Но одна из самых впечатляющих коллективных способностей колонии муравьёв —
тщательно и эффективно исследовать огромные площади
безо всякого заранее составленного плана.
Большинство видов муравьёв видят немного или вовсе лишены зрения
и могут обонять лишь ближайшие предметы.
Сочетаясь с отсутствием у них высокоуровневой координации,
всё это должно было сделать их негодными исследователями,
но удивительно простым способом
эти муравьи предельно увеличивают эффективность поисков —
изменяют свои модели передвижения,
основываясь на отдельных взаимодействиях.
Когда два муравья встречаются,
они чувствуют друг друга, соприкасаясь антеннами.
Если на небольшой площади много муравьёв, таких встреч будет больше.
Это заставит их двигаться
более извилистыми, случайными путями, чтобы исследовать тщательнее.
Но на бóльшей площади с меньшим количеством муравьёв, где встречи реже,
они могут передвигаться по прямым линиям, чтобы охватить бóльшую поверхность.
Исследуя окружающую среду таким способом,
муравей может столкнуться с разными ситуациями:
от угроз или врагов до новых мест гнездования.
Некоторые виды обладают другой способностью, известной как «подкрепление».
Когда одному из этих муравьёв удаётся найти еду,
он возвращается с ней, помечая маршрут химическим запахом.
Другие муравьи следуют этой феромонной тропой,
обновляя её каждый раз, когда находят еду и возвращаются.
Когда еда в том месте заканчивается,
муравьи, возвращаясь, перестают помечать путь.
Запах рассеивается, и муравьёв больше не привлекает этот маршрут.
Эти кажущиеся грубыми способы поиска и возвращения
на самом деле настолько практичны, что применяются в компьютерных моделях
для поиска оптимальных решений децентрализованными элементами,
работающими случайным образом и обменивающимися простой информацией.
У этих методов есть различные теоретические и практические применения:
от решения знаменитой задачи коммивояжёра,
планирования компьютерных задач и оптимизации Интернет-поиска,
до обеспечения обследования группами роботов минного поля
или горящего здания без необходимости в центральном управлении.
Вы можете сами понаблюдать за этими
удивительно простыми, но эффективными процессами,
проведя несколько простых опытов:
запустите муравьёв в пустые пространства разных размеров
и обратите внимание на их поведение.
Пусть муравьи не могут голосовать, устраивать митинги или строить планы,
но мы, люди, всё-таки можем чему-то научиться
у этих простых созданий, исследуя их способность
функционировать столь эффективно в таких сложных ситуациях.