जुलाई 6, 2022

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कुछ सरल नियम यह निर्धारित करते हैं कि फ्लोटिंग फायर एंट राफ्ट समय के साथ कैसे आकार बदलते हैं

कुछ सरल नियम यह निर्धारित करते हैं कि फ्लोटिंग फायर एंट राफ्ट समय के साथ कैसे आकार बदलते हैं
ज़ूम / आग की चींटियाँ चींटी के बेड़ा से एक टक्कर बनाती हैं।

वर्नेरी रिसर्च ग्रुप / सीयू बोल्डर

आग की चींटियाँ समूह व्यवहार का एक बाइबिल उदाहरण हैं, वे व्यक्तियों के रूप में कार्य करने में सक्षम हैं, और बाढ़ के जवाब में फ्लोटिंग राफ्ट बनाने के लिए एक साथ मिलकर काम करती हैं। अब कोलोराडो विश्वविद्यालय, बोल्डर के मैकेनिकल इंजीनियरों की एक जोड़ी ने कुछ सरल नियमों की पहचान की है जो यह नियंत्रित करते हैं कि कैसे फ्लोटिंग फायर एंट राफ्ट अनुबंध करते हैं और समय के साथ अपने आकार का विस्तार करते हैं। नया कागज पीएलओएस कम्प्यूटेशनल बायोलॉजी पत्रिका में प्रकाशित। आशा है कि आग चींटी के व्यवहार के पीछे के सरल नियमों की बेहतर समझ प्राप्त करके, वे बेहतर एल्गोरिदम विकसित कर सकते हैं जो नियंत्रित करते हैं कि रोबोटों के झुंड कैसे बातचीत करते हैं।

यह मानसिक शक्ति या सावधानीपूर्वक योजना बनाने का सवाल नहीं है। “यह व्यवहार अनिवार्य रूप से, अनायास हो सकता है,” सह-लेखक रॉबर्ट वैगनर ने कहा। “चींटियों द्वारा आवश्यक रूप से किसी केंद्रीय निर्णय लेने की कोई आवश्यकता नहीं है।” वास्तव में, “एकल चींटियां उतनी बुद्धिमान नहीं होती जितनी कोई सोच सकता है, लेकिन सामूहिक रूप से, वे बहुत बुद्धिमान और लचीला समुदाय बन जाते हैं,” सह-लेखक फ्रैंक फर्नेरी ने कहा:.

जैसे हम है मैंने पहले उल्लेख किया था, कुछ अच्छी तरह से दूरी वाली चींटियाँ व्यक्तिगत चींटियों के रूप में व्यवहार करती हैं। लेकिन उनमें से पर्याप्त रूप से एक साथ पैक करें, और वे ठोस और तरल गुणों का प्रदर्शन करते हुए एक इकाई की तरह व्यवहार करेंगे। यह राफ्ट या टावर बना सकता है, और आप इसे चायदानी से तरल के रूप में भी डाल सकते हैं। अग्नि चींटियाँ भी अपनी चीटियों को संगठित करने में माहिर होती हैं यातायात का प्रवाह.

किसी भी चींटी में अपने आप में एक निश्चित मात्रा में हाइड्रोफोबिया होता है – पानी को पीछे हटाने की क्षमता – और यह संपत्ति को संघनित किया गया है एक साथ बंधे होने पर, वे अपने शरीर को जलरोधी कपड़े की तरह बुनते हैं। वे किसी भी अंडे को इकट्ठा करते हैं, अपने घोंसले की सुरंगों के माध्यम से सतह पर अपना रास्ता बनाते हैं, और जैसे-जैसे बाढ़ का पानी बढ़ता है, वे एक-दूसरे के शरीर को अपने जबड़े और पंजों से तब तक कुतरते रहेंगे, जब तक कि एक सपाट बेड़ा जैसी संरचना नहीं बन जाती, जिसमें प्रत्येक चींटी एक की तरह काम करती है। एक पदार्थ में अलग-अलग अणु-कहते हैं, ढेर रेत में रेत के दाने।

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चींटियां इसे 100 सेकेंड से भी कम समय में हासिल कर सकती हैं। इसके अलावा, चींटी का बेड़ा “स्व-उपचार” है: यह इतना मजबूत है कि अगर एक चींटी इधर-उधर खो जाती है, तो समग्र संरचना स्थिर और बरकरार रह सकती है, यहां तक ​​​​कि महीनों तक भी। संक्षेप में, चींटी बेड़ा एक सुपरऑर्गेनिज्म है।

2019 में, जॉर्जिया टेक . के शोधकर्ता साबित करें कि अग्नि चींटियां विभिन्न तरल परिस्थितियों में बेड़ा पर काम करने वाली ताकतों में सक्रिय रूप से बदलाव महसूस कर सकती हैं और बेड़ा को स्थिर रखने के लिए अपने व्यवहार को तदनुसार अनुकूलित कर सकती हैं। उदाहरण के लिए, कतरनी बल के साथ, बेड़ा का क्षेत्र उस समय की तुलना में बहुत छोटा था जब चींटियों को केवल केन्द्रापसारक बल का सामना करना पड़ता था। बाद की चींटियों को कोई फर्क नहीं पड़ता कि उन्हें चींटी के बेड़ा में कहाँ रखा गया है, जबकि सीमा पर केवल चींटियों को सबसे मजबूत कतरनी बल का अनुभव होता है। वैज्ञानिकों ने अनुमान लगाया कि छोटे राफ्ट चींटियों का परिणाम हैं जो सीमा पर होने से बचने की कोशिश कर रहे हैं, इस प्रक्रिया में सतह क्षेत्र को कम कर रहे हैं।

जॉर्जिया टेक में डेविड हो बायोकेनेटिक्स प्रयोगशाला में कताई आग चींटी बेड़ा सामूहिक व्यवहार का एक उदाहरण है।
ज़ूम / जॉर्जिया टेक में डेविड हो बायोकेनेटिक्स प्रयोगशाला में कताई आग चींटी बेड़ा सामूहिक व्यवहार का एक उदाहरण है।

हैंगटांग कोहो

जॉर्जिया टेक टीम ने यह भी देखा कि एक बेड़ा में आग की चींटियां आगे की खोज कर रही हैं कि क्या बेड़ा स्थिर है या नहीं, आमतौर पर क्षैतिज रूप से फैल रहा है, लेकिन लंबवत भी, अस्थायी टॉवर जैसी संरचनाओं का निर्माण करने के लिए एक लटकती हुई शाखा खोजने की उम्मीद में सूखने के लिए पकड़ने के लिए . धरती। केन्द्रापसारक या कतरनी बलों के जवाब में चींटी बेड़ा घुमाए जाने पर बहुत कम खोजपूर्ण व्यवहार होगा।

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वर्नेरी और वैगनर का नया शोध किस पर आधारित है? पढाई वे पिछले साल प्रकाशित हुए। उन्होंने बीच में एक ऊर्ध्वाधर प्लास्टिक की छड़ के साथ पानी की एक बाल्टी में आग की चींटियों की भीड़ को गिराकर प्रयोग किए, और फिर अगले आठ घंटों में चींटियों के बेड़ा-निर्माण व्यवहार का अवलोकन किया। विचार यह देखना था कि समय के साथ राफ्ट कैसे विकसित हुए। ध्यान दें कि पोंटून ने अपना आकार बनाए नहीं रखा। कभी-कभी संरचनाएं चींटियों के घने घेरे में संकुचित हो जाती हैं। दूसरी बार, चींटियाँ पुल-जैसे एक्सटेंशन बनाने के लिए फैलने लगती हैं, कभी-कभी उनका उपयोग बाड़ों से बचने के लिए करती हैं, यह सुझाव देते हुए कि व्यवहार एक विकासवादी लाभ प्रदान कर सकता है।

दोनों इस बात से मोहित थे कि चींटियाँ किस तरह से “मिल” नामक एक प्रक्रिया के माध्यम से आकार में इन परिवर्तनों को प्राप्त करती हैं। फ्लोट्स में मुख्य रूप से दो अलग-अलग परतें होती हैं। निचली परत में चींटियां एक संरचनात्मक उद्देश्य की पूर्ति करती हैं, क्योंकि वे बेड़ा का स्थिर आधार बनाती हैं। लेकिन ऊपरी परत में चींटियां निचली परत में अपने भाइयों से जुड़े शरीर पर स्वतंत्र रूप से चलती हैं। चींटियाँ कभी-कभी नीचे की परत से ऊपर की परत तक, या ऊपर की परत से नीचे की परत तक एक चक्र में चलती हैं जिसे वैगनर “पाई के आकार का दुष्चक्र” कहते हैं।

एजेंट-आधारित मॉडल योजनाबद्ध।
ज़ूम / एजेंट-आधारित मॉडल योजनाबद्ध।

वैगनर और वर्नेरी, 2022

वर्नेरी और वैगनर यह निर्धारित करना चाहते थे कि क्या यह ट्रेडमिल व्यवहार चींटियों का एक जानबूझकर किया गया निर्णय था, या यह अनायास प्रकट हुआ। इसलिए उन्होंने 2,000 कणों (“कारकों) से बना कारक-आधारित मॉडल की एक श्रृंखला तैयार की, जो प्रत्येक व्यक्तिगत चींटी का प्रतिनिधित्व करती है, जो पानी के नोड्स के नेटवर्क तक सीमित है। कार्यकर्ता चींटियों के एक समूह (सियान में दिखाया गया है) ने संरचनात्मक कोर नेटवर्क बनाया है; दूसरा कार्यकर्ता चींटियाँ (लाल रंग में दिखाई गई) उनके ऊपर जाने के लिए स्वतंत्र हैं।

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चींटियों को नियमों के एक सरल सेट का पालन करने के लिए प्रोग्राम किया जाता है, जैसे कि अन्य चींटियों के साथ टकराव से बचना, और पानी में नहीं गिरना (“किनारे जमा करने का नियम”)। फिर उन्होंने सिमुलेशन खेलने दिया। और नकली चींटियों ने अपने वास्तविक दुनिया के समकक्षों की तरह व्यवहार किया।

उदाहरण के लिए, जब सक्रिय कार्यकर्ता चींटियाँ बेड़ा के किनारे तक पहुँचती हैं और पानी के संपर्क में आती हैं, तो वे पानी में जाने से बचती हैं, जब तक कि आस-पास की सक्रिय कार्यकर्ता चींटियों द्वारा ऐसा करने के लिए मजबूर न किया जाए – और तभी जब संरचना का समर्थन करने वाली पर्याप्त चींटियाँ हों। इसे जब्त करने के लिए। सिमुलेशन ने पुल की तरह प्रोट्रूशियंस को अनायास बनते हुए दिखाया, और शोधकर्ता इन संरचनाओं को चींटियों की सापेक्ष गतिविधि के साथ सहसंबंधित करने में सक्षम थे। चींटियाँ जितनी अधिक सक्रिय होंगी, उतनी ही अधिक धक्कों के बनने की संभावना होगी।

वैगनर ने कहा, “इन स्पर्स की युक्तियों पर चींटियों को किनारे से पानी में लगभग धकेल दिया जाता है, जिससे एक भगोड़ा प्रभाव पैदा होता है।” यह संभव है कि ये आउटक्रॉप्स आग की चींटियों द्वारा अपने पर्यावरण का पता लगाने के लिए उपयोग किया जाता है, शायद पेड़ के तने या सूखी भूमि की तलाश में।

लेखकों ने निष्कर्ष निकाला, “हालांकि फेरोमोन जैसे क्यू कारकों को बाहर नहीं रखा गया है और भविष्य के प्रयोगात्मक अध्ययनों में परीक्षण किया जाना चाहिए, यह मॉडल आम तौर पर स्थानीय तंत्र बनाता है जिसके द्वारा आग चींटियों को केंद्रीय नियंत्रण या उद्देश्यपूर्ण इरादे के बिना चाल और गड़बड़ी की वृद्धि प्राप्त हो सकती है।” हालांकि, वे स्वीकार करते हैं कि यह एक सजातीय मॉडल है, और यह संभावना है कि ट्रेडमिल के व्यवहार और स्पर्स की उपस्थिति को नियंत्रित करने वाले नियमों के एक से अधिक सेट हैं – उनके शोध का एक और भविष्य का फोकस।

डीओआई: पीएलओएस कम्प्यूटेशनल बायोलॉजी, 2022। 10.1371 / जर्नल.पीसीबीआई.1009869 (डीओआई के बारे में)