【昆虫】グンタイアリは自分たちの体で橋を作るとき2つのシンプルなアルゴリズムに従っている[02/28]

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1しじみ ★2018/03/01(木) 08:41:43.77ID:CAP_USER
グンタイアリは一般のアリと違って巣を作らず、
大量の群れが軍隊のように行進しながら生活することで知られています。
グンタイアリは通常では進めないような場所にアリの個体が集まって橋を架け、
群れがその上を進むという習性がありますが、グンタイアリが規則正しく橋を架けるアルゴリズムについて、
Quanta Magazineがまとめています。

The Simple Algorithm That Ants Use to Build Bridges | Quanta Magazine
https://www.quantamagazine.org/the-simple-algorithm-that-ants-use-to-build-bridges-20180226/

グンタイアリは100万匹にも及ぶ規模のコロニーを形成し、
定住する巣を持たずに餌を求めてジャングルを動き回ります。
その果てしのない行軍の中で、どうしても渡れない亀裂があったりショートカットしたい場所があったりすると、
「橋を作るためのアリ」といった役割が定められていないにもかかわらず、
グンタイアリは自らの体で橋を作ります。

軍隊アリが作る橋の様子がよくわかるムービーがこれ。


グンタイアリが持つ脳は非常に小さく、加えてほぼ盲目に近い状態であることから、
他のアリと協力して精巧な集団運動を行うことはできません。
ニュージャージー工科大学のサイモン・ガルニエ助教授は、
「グンタイアリには群れを導く指導者もいなければ、『ここに橋を建築しよう』と宣言する建築家もいません」と述べ、
グンタイアリが橋を架けるのは単純なアルゴリズムの働きによるものだとしています。

グンタイアリがどうやって橋を架けることを決定し、
実際に橋を架けているのかを解明する鍵は「アリの視点になること」だそうです。
まず、グンタイアリの進路上に亀裂や崖があった場合、亀裂に遭遇した群れの先頭付近では行進スピードが遅くなります。
しかし、後ろから歩いてくるアリたちの行進スピードは緩くならないため、それまでと同じスピードで行進し続け、
先に進めず先頭で止まっているアリたちの背中に乗り上げます。
この瞬間、グンタイアリにインプットされている2つのアルゴリズムが働きます。

まず1つ目は、「背中に乗られたグンタイアリは動きを止める」というアルゴリズム。
背中に他のアリが乗った時点で下のグンタイアリは動きを止め、橋の一部を形成します。
上に乗ったアリは下のアリの上を歩いて行きますが、すぐに先へ進めなくなります。
しかし群れの後ろからは次のアリが続々とやってきて、前方の先に進めないアリの上に乗ってくるので、
上に乗られたアリはアルゴリズムに従ってフリーズ。
これを繰り返すことでほんの少しずつ崖に橋が伸びていき、やがて反対側へ到達するというわけです。
こうして出来上がった橋の上を、後から進んでくるアリたちが踏み越えていきます。

しかし、ショートカットのために橋を架けるとき、グンタイアリは必ずしも最短距離を選択しません。
グンタイアリにはそもそも「ここに橋を架けたい」「ここが最短距離だ」と判断する脳がないため当然ですが、
ここにもう1つのアルゴリズムが働いています。
ガルニエ氏によれば、「グンタイアリはコストとメリットのトレードオフを、アルゴリズムで解決しています」とのこと。

続きはソースで

関連ソース画像
https://i.gzn.jp/img/2018/02/28/ants-build-bridge-algorithm/01_m.jpg

関連動画
Army Ant Bridge https://youtu.be/zMs-WXWV4gA

GIGAZINE
https://gigazine.net/news/20180228-ants-build-bridge-algorithm/

2名無しのひみつ2018/03/01(木) 09:08:15.37ID:TRNb8MgE
このアルゴリズムだと、
絶望的な距離の橋をかけようとして自滅することもあるよね?

3名無しのひみつ2018/03/01(木) 09:12:26.58ID:v6l7rTb0
じゃあ、俺の精子のアルゴリズムと同じってことになるな

4名無しのひみつ2018/03/01(木) 09:22:51.75ID:YRAlktHu
少しずつ橋が伸びていく間に下に落っこちないのかな

5名無しのひみつ2018/03/01(木) 09:25:40.76ID:0w/jCWG/
気合と根性

6名無しのひみつ2018/03/01(木) 09:26:43.11ID:YRAlktHu
上へ上へ伸びて行って、最後にバタンと全体が倒れて橋になるのかしら

7名無しのひみつ2018/03/01(木) 09:39:59.98ID:q2MwofFV
男塾かよ

8名無しのひみつ2018/03/01(木) 09:41:26.47ID:FU5/sNDx
>>6 >>7の流れに噴いたw

9名無しのひみつ2018/03/01(木) 09:41:55.03ID:+XflSrGc
踏まれてる間は動かないって設定も辛そう。
お腹空いたら誰か代わってくれないとイヤだわね。

10名無しのひみつ2018/03/01(木) 10:11:14.24ID:o+Yoa7gu
>>2
二つ目のアルゴリズム見れ

11名無しのひみつ2018/03/01(木) 10:16:58.79ID:YRAlktHu
ハラビロカマキリのメスも翅の付け根あたりを両サイドから指でつかむとフリーズするよ
おそらく交尾のための設定だと思うんだけど
飛び乗った雄が一発でここをカマでつかめれば食われない

12名無しのひみつ2018/03/01(木) 10:31:04.51ID:Bfs7tggH
どこのどいつがこういうアルゴリズムを植えつけたんだ?
神か?
それとも進化でどうこうなるモンなのか?

13名無しのひみつ2018/03/01(木) 10:32:05.51ID:01X1ZMao
昆虫は、ある者にプログラムされた生物だからね
ファーブルも進化論を否定している

14名無しのひみつ2018/03/01(木) 10:39:50.92ID:ThP42E6w
働きアリ 俺たち

ニートアリ お前たち

15名無しのひみつ2018/03/01(木) 12:00:10.34ID:YRAlktHu
>>12
それはたぶん人間ごときにはわからないだろう
だってうーんと先輩だもん
奴等は5億年ぐらい生きてるんだぜ
人類なんて多く見積もっても800万年ぐらいでしょ
年を円に置き換えて考えると差がピンとくるよ

16名無しのひみつ2018/03/01(木) 12:34:34.52ID:xo8IaxqW
>>10
二つ目のアルゴニズムで伸びきって根元から崩れ去るな

17名無しのひみつ2018/03/01(木) 12:42:33.24ID:3xLVZJp3
>>15
貧乏なのでどちらも震えが止まりません

18名無しのひみつ2018/03/01(木) 13:00:58.01ID:Tzv4x2mj
動画見ると乗られてないアリも止まってる
こいつの分析力は甘い

19名無しのひみつ2018/03/01(木) 15:53:51.94ID:GxO2LfsG
>>14
おらおら、もっと働けや

20名無しのひみつ2018/03/02(金) 03:28:35.78ID:RCVf8NkV
アルゴリズム その2

橋を架けるために使われたアリは、餌を探すなど他の仕事に従事することができません。
そのため、橋を架けられる場所にはすべて橋を架けるという方法では、「他のアリが橋の上を歩ける」というメリットと「橋になる以外の仕事ができない」というデメリットが釣り合わなくなります。
グンタイアリは1つの橋につき通常50匹程度のアリを使い、1つの群れで同時に40〜50ほどの橋を維持することもあるとのこと。
2015年の研究によれば、グンタイアリは群れの20パーセントほどを橋として固定できますが、あまりにも短い距離短縮ではアリを固定するコストに見合わず、逆に橋が長すぎてもコストに見合いません。

橋になっているグンタイアリは「自分が橋になっている状態を維持するか否か」を、アルゴリズムによって選択しています。
このアルゴリズムは非常に単純で、背中の上を通過するアリの交通量が一定のレベルを上回っていればそのまま橋になり続け、あるレベルを下回ると橋でいることをやめます。
交通量が一定のレベルを下回るということは、あまりにも多くのアリが橋になっており、非効率な状態だということになるからです。
グンタイアリの群れはそれぞれの個体が脳で思考しているわけではなく、決まったアルゴリズムに従うだけで橋を建設するコストとメリットを判断し、コストに見合った場合に橋を建設できるように進化を遂げているのです。

21名無しのひみつ2018/03/02(金) 09:47:55.21ID:97mEUr/o
両岸から少しずつ垂れ伸ばしていって繋げるのか
垂れ伸ばされた部分はたまに落ちるんだな
橋が結ばれると、アルゴリズム2によって垂れ伸ばされた部分のアリ達は撤収していく

何はともあれ見ててムズムズするわ

22ぐんたいアリHは、なかまをよんだ2018/03/02(金) 21:36:03.26ID:5pemlEm6
アリが固めた工作物は固くて丈夫なんだよ

23名無しのひみつ2018/03/02(金) 21:43:54.71ID:JtSOHYHn
グンタイアリに襲われたときは、
背中に飛び乗れば動きが止まるのか。

メモメモ。

24名無しのひみつ2018/03/02(金) 22:07:42.31ID:DAW7Qsa7
軍隊アリの獣人と戦う時には背中に乗れば勝てるんだな。

25名無しのひみつ2018/03/02(金) 22:26:20.24ID:yPMccXBq
つまり昆虫はロボットだったんだよ!人類は滅亡する!

26名無しのひみつ2018/03/03(土) 07:12:45.01ID:uqno7vEJ
俺も女に乗られると動けなくなる

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