Vysoká organizovanosť spoločnosti mravcov už dlho priťahuje pozornosť vedcov a často inšpiruje najmä jednoduché riešenia komplexných problémov. Štúdia talianskych vedcov skúmajúcich mravce teraz môže pomôcť vyriešiť jednu z najnáročnejších výziev v mestách súčasnosti – dopravu. TASR informuje na základe správy žurnálu Transportation Research Interdisciplinary Perspectives a portálu Phys.org.
„Mravce patria medzi niekoľko málo druhov schopných riadiť obojsmernú premávku pripomínajúcu premávku na našich cestách, no pohyb ich premávky je plynulejší a bez zápch,“ uvádza Marco Guerrieri, ktorý sa na Tridentskej univerzite venuje cestnej a železničnej infraštruktúre. Druhým autorom štúdie je profesor pevných látok a štrukturálnej mechaniky Nicola Pugno z tej istej univerzity. Štúdiu zverejnilo januárové číslo žurnálu Transportation Research Interdisciplinary Perspectives.

Mravce ako model kolektívneho správania
Mravce sú vynikajúcim príkladom organizovaného správania v prírode. Ich schopnosť efektívne koordinovať kolektívne aktivity, ako je hľadanie potravy, výstavba hniezda alebo obojsmerná doprava, bola predmetom štúdií už dlhé roky. Pri sledovaní ich správania vedci zistili, že ich spôsob komunikácie cez feromóny a plynulý pohyb medzi skupinami umožňuje rýchle a efektívne riešenie problémov, ako sú prekážky alebo zmeny v prostredí. Tento vzorec je teraz predmetom inšpirácie aj pre dopravné systémy.
Vedci kamerou zaznamenávali 30-centimetrový úsek mravčej cestičky zodpovedajúci 100-násobku dĺžky tela mravca. Záznam analyzovali pomocou algoritmov na hlboké učenie a sledovali pohyb jednotlivých mravcov. Mapovali trasu ich pohybu, rýchlosť, plynulosť a hustotu premávky. „Mravce išli po feromónovej stope, ktorú vyznačil vedúci mravec. Pohybovali sa v malých skupinách s malými odstupmi medzi jednotlivými skupinami bez toho, aby sa predbiehali,“ uvádza Guerrieri, podľa ktorého by táto stratégia mohla pomôcť zvýšiť efektivitu ľudskej dopravy.

Biomimetika: príroda ako inšpirácia pre technológie
Koncept biomimetiky, kde technológie čerpajú inšpiráciu z prírodných procesov, už dlhodobo ovplyvňuje vývoj nových technológií. Mravce, včely a ďalšie organizmy sú zdrojom mnohých inovácií v rôznych oblastiach, od algoritmov cez architektúru až po výrobné procesy. Zaujímavým príkladom sú aj technológie prepojených autonómnych vozidiel (CAV), ktoré sa môžu riadiť podobne, ako mravce komunikujú pomocou feromónov. Takéto systémy by mohli vytvárať koordinované skupiny vozidiel, čím by sa dosiahla plynulá a efektívna doprava.
„Dopravné systémy pre prepojené autonómne vozidlá (CAV) by mohli v budúcnosti čerpať inšpiráciu zo správania mravcov. CAV by mohli na inteligentných cestách komunikovať podobne, ako hmyz komunikuje prostredníctvom feromónov. Prostredníctvom pokročilých komunikačných technológií by mohli komunikovať medzi sebou navzájom a tiež so správou cestnej infraštruktúry. Mohli by tak vytvárať koordinované skupiny pohybujúce sa vysokou rýchlosťou s malými odstupmi medzi radmi vozidiel idúcich za sebou. Tento prístup by mohol zvýšiť efektivitu dopravy, zvýšiť úroveň cestovania a znížiť emisie výfukových plynov,“ dodáva Guerrieri.

Ďalšie výskumy a výzvy
Autori štúdie zároveň upozorňujú na niekoľko jej nedostatkov. Prvým je, že zber údajov sa zameral výhradne na jeden druh mravcov, preto výsledky nemožno zovšeobecniť na všetky druhy. Druhým je cieľ analýzy – bol ním iba jeden úsek mravčej cestičky bez zákrut, križovatiek alebo sporných oblastí medzi jednotlivými smermi. Posledným nedostatkom je, že pre CAV v súčasnosti chýbajú empirické údaje zo skutočnej premávky, pretože táto technológia je ešte „v plienkach“. Na podporu výsledkov štúdie preto bude potrebný ďalší výskum.