Czego owady społeczne mogą nas nauczyć o odpornej infrastrukturze?

Wypadki, klęski żywiołowe oraz przypadkowe lub ukierunkowane ataki mogą sparaliżować ludzką infrastrukturę. Nasze sieci transportowe, łańcuchy dostaw i sieci komunikacyjne powiększają się i stają się coraz bardziej złożone wraz ze wzrostem populacji.

Jak chronimy te sieci przed? stawać się wrażliwym i upada? Pewną inspirację mogą dostarczyć owady społeczne.

Owady społeczne, takie jak mrówki, pszczoły i osy, żyją we wspólnym miejscu gniazdowania. One:

  • pracuj razem, aby wychowywać partnerów z gniazda;

  • mieć jedną (lub kilka) „królowych”;

  • mieć płodne samice (królowe), które produkują wszystkie pary z gniazda; i

    wewnętrzna grafika subskrypcji

  • mają nakładające się pokolenia, z młodymi i starszymi osobami mieszkającymi razem.

Każdy osobnik w gnieździe zachowuje się trochę jak neuron w mózgu. Współdziałają i reagują na zachowanie najbliższych sąsiadów mieszkających w gnieździe. To zachowanie społeczne może prowadzić do imponujących wyczynów, takich jak termity budujące duże kopce lub mrówki pracujące razem, tworząc mosty lub tratwy.

Zapewnia również gnieździe pewną odporność na zakłócenia. Współpracując, mała awaria może zostać naprawiona, zanim stanie się awarią dużą. Nazywa się to zachowaniem zbiorowym. Występuje u wielu gatunków, w tym owadów, ryb, ptaków i ludzi.

Już teraz możemy nakreślić paralele między społecznościami ludzi i owadów społecznych. Jednak ciągłe badanie zachowań zbiorowych ma implikacje w matematyce, fizyce i robotyce. Pomoże nam zaprojektować lepszą, bardziej odporną infrastrukturę.

Czynniki przyczyniające się

Dwa czynniki, które prowadzą do odporności owadów społecznych, to zdecentralizowana kontrola oraz nadmiarowość i zmiana pracy.

W społeczeństwach owadów nie ma lidera ani planu. Ta zdecentralizowana kontrola oznacza, że ​​każdy osobnik jest zasadniczo wymienny, dzięki czemu kolonie są odporne na utratę osobników.

Również szkody w systemie – kolonii – można załatwić na bieżąco, bez konieczności czasochłonnej komunikacji z menedżerami. Systemy ludzkie stają się coraz bardziej zdecentralizowane, często z powodu uzależnienia od Internetu, jednak nawet nasze usługi internetowe stają się coraz bardziej scentralizowane. .

Pomyśl o usprawnionej naturze Google. Zapewnia nie tylko wyszukiwarkę, ale między innymi usługę poczty e-mail, kalendarz i dokumenty Google. O wiele łatwiej i wygodniej jest zarządzać naszym życiem online za pośrednictwem jednej scentralizowanej usługi. Jeśli jednak jakiś aspekt Google zostanie uszkodzony w wyniku ataku online, kaskadowe awarie systemu mogą utrudnić dostęp do wielu z tych usług.

Pomimo sformułowania „zajęty jak pszczoła”, w wielu koloniach owadów społecznych utrzymuje się duża liczba pozornie „leniwych” osobników, które nie pracują. Osoby te, znane jako osoby zwolnione lub nieaktywne zawodowodziałają jak siatka bezpieczeństwa, która pozwala gniazdu szybko reagować na zakłócenia, takie jak utrata pracowników lub atak drapieżnika.

Owady również potrafią zmienić pracę w odpowiedzi na zakłócenia. W gnieździe poszczególne osoby mogą wykonywać prace, w których się specjalizują. Pozwala to na większą wydajność w gnieździe. Ale podczas zakłóceń ludzie mogą zmieniać pracę, aby wypełnić lukę.

Jest to podobne do naszych ochotniczych służb ratunkowych, takich jak Państwowe Pogotowie Ratunkowe (SES). Osoby, które zgłosiły się na ochotnika do SES zwykle pracują w innych obszarach. Ale kiedy pojawia się sytuacja awaryjna, są w stanie zareagować i pomóc rozwiązać problem.

Być może szersze szkolenie umiejętności pozwoliłoby ludziom asystować podczas niektórych zakłóceń w naszej infrastrukturze.

Jak to może prowadzić do lekcji dla ludzi?

Badając zbiorowe zachowania owadów społecznych i sposoby, w jakie są one w stanie zachować odporność na zakłócenia, możemy wykorzystać te lekcje, aby zainspirować rozwój naszej infrastruktury i chronić ją przed awariami na dużą skalę.

W ciągu tysiącleci owady społeczne wypracowały różne rozwiązania różnych zakłóceń. Próba eksperymentowania na ludzkich sieciach jest często niemożliwa i nieetyczna, ale możemy bezpośrednio eksperymentować na owadach społecznych.

Nie oznacza to, że systemy owadów społecznych są odpowiednikami dla systemów ludzkich, ale porównując wiele systemów owadów społecznych, studiując studia przypadków ludzi (zwykle na podstawie wyników znalezionych po katastrofie naturalnej) i opracowując symulacje, możemy zacząć rozumieć ogólne cechy, które przyczyniają się do odporności na różne skale i rodzaje zaburzeń.

To również działa w obie strony. Zapożyczając pomysły, narzędzia i koncepcje z prac nad odpornością w innych dyscyplinach, takich jak fizyka, ekonomia i inżynieria, możemy lepiej zrozumieć mechanikę odporności owadów społecznych.

Razem może to prowadzić do lepszego zrozumienia odporności, które można zastosować do projektowania lepszej infrastruktury ludzkiej.

O autorze

KonwersacjeEliza z MiddletonEliza Middleton, staż podoktorski w dziedzinie entomologii i zintegrowanego zwalczania szkodników, University of Sydney. Jest szeroko zainteresowana ekologią behawioralną i kładła szczególny nacisk na zachowania zbiorowe, komunikację i odporność infrastruktury.

Ten artykuł został pierwotnie opublikowany w Konwersacje. Przeczytać oryginalny artykuł.

Powiązane książki

at Rynek wewnętrzny i Amazon