В командной работе людей и многих животных существует парадокс, известный как эффект Рингельмана: с увеличением числа участников индивидуальный вклад каждого из них снижается. Исследование, опубликованное в журнале Current Biology, констатирует: «Часто предполагается, что командная работа повышает производительность группы, особенно при выполнении физических задач. Однако как в человеческих, так и в животных командах усилия, прилагаемые каждым участником, на самом деле могут уменьшаться по мере роста размера команды».
Это правило не распространяется на азиатских муравьев-ткачей (Oecophylla smaragdina). Эти древесные насекомые, обитающие в Африке, Азии и Австралии, строят воздушные гнезда из листьев, формируя живые цепи для манипуляции растительным материалом. Поведенческий эколог Мэделин Стюардсон из Университета Маккуори возглавила исследование, чтобы выяснить, подвержены ли эти муравьи эффекту Рингельмана.
Вместе с коллегой Крисом Ридом, также поведенческим экологом из Университета Маккуори, Стюардсон проанализировала, как колонии муравьев-ткачей работают сообща. Для этого ученые создали экспериментальную установку, в которой живые цепи муравьев тянули искусственный лист, прикрепленный к динамометру для измерения приложенной силы.
В ходе эксперимента было обнаружено высокоорганизованное разделение труда. Муравьи делят работу на две четко разграниченные функции. Насекомые в передней части цепи, названные «тягачами», активно тянут лист. В то же время муравьи в задней части цепи выполняют роль «якорей», накапливая и удерживая созданное тяговое усилие.
Это наблюдение легло в основу новой теории, которую исследователи назвали теорией «силового храповика». Храповик — это механическое устройство, которое позволяет движение только в одном направлении. Муравьиная цепь действует по схожему принципу, эффективно сохраняя приложенную силу.
Соавтор исследования Дэвид Лабонте, биоинженер из Имперского колледжа Лондона, объяснил механику этого процесса. Более длинные цепи имеют большее сцепление с поверхностью, что позволяет им эффективнее противостоять силе, с которой лист тянет назад. Таким образом, цепь накапливает тяговое усилие отдельных особей в виде силы трения, работая как биологический храповик.
Результаты оказались поразительными. «Каждый отдельный муравей почти удваивал свою силу тяги по мере увеличения размера команды — они на самом деле становятся лучше в совместной работе, когда группа становится больше», — заявила Стюардсон. Муравьи не просто избегают эффекта Рингельмана, они демонстрируют обратную зависимость: чем больше команда, тем эффективнее каждый ее член.
Этот принцип имеет прямое применение в робототехнике. В настоящее время команды роботов, работая вместе, могут произвести силу, равную лишь сумме их индивидуальных возможностей. Это уже лучше, чем у людей, чья производительность падает, но все еще не достигает синергии муравьев.
Стратегия «силового храповика» может быть запрограммирована в алгоритмы автономных роботов для повышения их коллективной эффективности. По словам Криса Рида, «программирование роботов для применения вдохновленных муравьями кооперативных стратегий, таких как силовой храповик, могло бы позволить командам автономных роботов работать вместе более эффективно, достигая большего, чем сумма их индивидуальных усилий».
Изображение носит иллюстративный характер
Это правило не распространяется на азиатских муравьев-ткачей (Oecophylla smaragdina). Эти древесные насекомые, обитающие в Африке, Азии и Австралии, строят воздушные гнезда из листьев, формируя живые цепи для манипуляции растительным материалом. Поведенческий эколог Мэделин Стюардсон из Университета Маккуори возглавила исследование, чтобы выяснить, подвержены ли эти муравьи эффекту Рингельмана.
Вместе с коллегой Крисом Ридом, также поведенческим экологом из Университета Маккуори, Стюардсон проанализировала, как колонии муравьев-ткачей работают сообща. Для этого ученые создали экспериментальную установку, в которой живые цепи муравьев тянули искусственный лист, прикрепленный к динамометру для измерения приложенной силы.
В ходе эксперимента было обнаружено высокоорганизованное разделение труда. Муравьи делят работу на две четко разграниченные функции. Насекомые в передней части цепи, названные «тягачами», активно тянут лист. В то же время муравьи в задней части цепи выполняют роль «якорей», накапливая и удерживая созданное тяговое усилие.
Это наблюдение легло в основу новой теории, которую исследователи назвали теорией «силового храповика». Храповик — это механическое устройство, которое позволяет движение только в одном направлении. Муравьиная цепь действует по схожему принципу, эффективно сохраняя приложенную силу.
Соавтор исследования Дэвид Лабонте, биоинженер из Имперского колледжа Лондона, объяснил механику этого процесса. Более длинные цепи имеют большее сцепление с поверхностью, что позволяет им эффективнее противостоять силе, с которой лист тянет назад. Таким образом, цепь накапливает тяговое усилие отдельных особей в виде силы трения, работая как биологический храповик.
Результаты оказались поразительными. «Каждый отдельный муравей почти удваивал свою силу тяги по мере увеличения размера команды — они на самом деле становятся лучше в совместной работе, когда группа становится больше», — заявила Стюардсон. Муравьи не просто избегают эффекта Рингельмана, они демонстрируют обратную зависимость: чем больше команда, тем эффективнее каждый ее член.
Этот принцип имеет прямое применение в робототехнике. В настоящее время команды роботов, работая вместе, могут произвести силу, равную лишь сумме их индивидуальных возможностей. Это уже лучше, чем у людей, чья производительность падает, но все еще не достигает синергии муравьев.
Стратегия «силового храповика» может быть запрограммирована в алгоритмы автономных роботов для повышения их коллективной эффективности. По словам Криса Рида, «программирование роботов для применения вдохновленных муравьями кооперативных стратегий, таких как силовой храповик, могло бы позволить командам автономных роботов работать вместе более эффективно, достигая большего, чем сумма их индивидуальных усилий».
