研究稱(chēng)螞蟻的定位導航能力或能啟發(fā)機器人及自動(dòng)車(chē)的設計

　　螞蟻在大多數人心目中以勤奮及團隊合作著(zhù)名，日前研究發(fā)現螞蟻驚人之處可不只是這樣，它們的定位導航能力遠比人們想像的還更復雜，小小一只螞蟻所具備的識路能力比我們以為的還要強?？茖W(xué)家發(fā)現不管螞蟻面朝哪個(gè)方向，都能處理分析所在方位并成功導航。

　　參與這項研究的科學(xué)家來(lái)自世界各地，其中包含了來(lái)自英國愛(ài)丁堡大學(xué)，研究西班牙塞維爾(Sevilla)一群沙漠螞蟻在搬運不同大小的食物時(shí)如何決定路線(xiàn)的研究團隊。參與這項研究的 Antoine Wystrach 博士表示，他們發(fā)現螞蟻的定向能力受身體方向影響不大，就算改變它們當下的身體方向也不影響保持行進(jìn)方向的能力。

　　數量龐大的螞蟻以社會(huì )化的組織型態(tài)共同居住在群落中，彼此之間的分工及溝通一直是科學(xué)家們感興趣的問(wèn)題。但其實(shí)不需要放眼整個(gè)螞蟻社會(huì )結構，單獨一只小小的螞蟻就非常值得研究。蟻巢中的工蟻負責找到食物，并將食物帶回蟻巢儲存，因此常需要將食物從距離蟻巢很遠的地方拖回來(lái)。

　　科學(xué)家在先前就已經(jīng)發(fā)現螞蟻能夠利用太陽(yáng)位置及對周遭的視覺(jué)記憶定位回家的路線(xiàn)，但先前認為這兩種方式是獨立的行為，且螞蟻需要面向行進(jìn)方向來(lái)進(jìn)行定位。但事實(shí)上螞蟻在搬運較重的食物時(shí)會(huì )以倒退方式前進(jìn)，而最新研究結果顯示，螞蟻倒退時(shí)需要不時(shí)往回看以確認周遭環(huán)境，然后再運用所見(jiàn)資訊根據太陽(yáng)位置決定路線(xiàn)。研究團隊發(fā)現借由這樣的方式，昆蟲(chóng)不管面對哪個(gè)方向都能夠維持自己的回巢路線(xiàn)不至于偏離。

　　由于當螞蟻在搬運體積較小的食物時(shí)，它們是背著(zhù)食物面對行進(jìn)方向，但在搬運較大較重的食物時(shí)，它們就會(huì )轉而拖著(zhù)食物并以倒退方式前進(jìn)。研究團隊在螞蟻回巢的路線(xiàn)中設置凹陷障礙以制造單一路線(xiàn)的行進(jìn)方向，再分別讓螞蟻搬運大片及小片餅干，接著(zhù)觀(guān)察螞蟻如何找到回家的路。研究結果顯示，當研究人員以鏡子誤導螞蟻對太陽(yáng)位置的判斷，螞蟻就會(huì )因此脫離正確的路線(xiàn)。

　　用太陽(yáng)位置判斷方向

　　在先前的研究中，科學(xué)家認為螞蟻在向前行進(jìn)時(shí)，會(huì )將當下所看到的景象與視覺(jué)記憶互相對照以找到正確的路?，F在該研究團隊發(fā)現，當螞蟻改以倒退方式前進(jìn)時(shí)，它們會(huì )以太陽(yáng)的位置做為判斷方向的依據。螞蟻在倒退前進(jìn)時(shí)，為了要確保自己方向正確，會(huì )在一定的時(shí)間內固定放下攜帶的貨物，轉向面對行進(jìn)方向確認路線(xiàn)。在它們轉成正向時(shí)，就能觀(guān)察周遭環(huán)境以和先前記憶比對，并在迷路時(shí)重新調整方向。

　　這樣的研究結果顯示，螞蟻能夠處理外在環(huán)境空間與空間之間的相互關(guān)系，而非只能理解自身與當下所處空間的相互關(guān)系。螞蟻的體型非常小，但頭腦卻意外復雜，它們對方位的掌握程度比人類(lèi)想像還要復雜得多，在它們小小的腦中能夠將不同形式的資訊組合成完整的判斷依據，并依此做出行為表現。這樣的信息傳遞現象也就顯示螞蟻腦中不同形式的信息能夠在不同腦區協(xié)同作用。研究團隊也表示，他們之后的研究方向可能朝向解開(kāi)螞蟻腦部不同區塊間的配合及相互作用，了解昆蟲(chóng)如何結合不同的導航方式。

　　這項研究與來(lái)自英國林肯大學(xué)、澳洲國立大學(xué)以及法國國家科學(xué)研究中心(CNRS)的科學(xué)家共同合作，研究成果日前已發(fā)布于科學(xué)期刊《Current Biology》。這些在螞蟻身上發(fā)現的既有彈性又強固的導航方式，啟發(fā)了新電腦運算法則的研發(fā)，能一步一步導引機器人操作。

　　愛(ài)丁堡大學(xué)資訊學(xué)院教授 Barbara Webb 表示，螞蟻的腦雖然只有針頭那么大，但卻可以在許多困難的條件下成功找到正確路線(xiàn)，就連倒退走也不是問(wèn)題，它們的導航方式就像一臺自動(dòng)駕駛汽車(chē)。

　　研究螞蟻定位導航的行為模式能夠增進(jìn)我們對腦功能的了解，并且啟發(fā)我們以類(lèi)似原理建構機器人內部系統。而科學(xué)家已經(jīng)能夠模擬螞蟻腦內的神經(jīng)回路，或許能夠在未來(lái)幫助機器人，在森林之類(lèi)的自然環(huán)境中也能定位導航。