Vědci odhalili, jak světlušky synchronizují záblesky: Klíč k pochopení mozku i rojů dronů

Vědci učinili překvapivý objev v bažinách Jižní Karolíny, kde samci světlušek synchronizují své záblesky během námluv. Zjistili, že se řídí jednoduchými pravidly lokální interakce, což vede k fascinujícímu kolektivnímu chování.

Vědci učinili překvapivý objev v bažinách Jižní Karolíny, kde samci světlušek synchronizují své záblesky během námluv. Zjistili, že se řídí jednoduchými pravidly lokální interakce, což vede k fascinujícímu kolektivnímu chování. Výzkum je prezentován na zasedání Americké fyzikální společnosti v Denveru a jeho předtisk je k dispozici také na platformě biorxiv.

Tato práce má potenciál přinést zásadní poznatky o tom, jak se buňky v těle synchronizují s vnitřním cirkadiánním rytmem, nebo jak neurony společně pracují v mozku. Zároveň by mohla inspirovat design rojů dronů, které by komunikovaly prostřednictvím synchronizovaných záblesků, což otevírá nové možnosti v robotice a autonomních systémech.

Výzkum kolektivního chování, jako je rojení a hejnování, byl po desetiletí převážně doménou observačních biologů. V 80. letech však počítačový grafik Craig Reynolds vyvinul program „boids“, výpočetní model založený na agentech, který od té doby dominuje studiím kolektivního chování. V takovém modelu je každá jednotlivá jednotka v roji tečkou pohybující se po přímce konstantní rychlostí. Zavedením několika jednoduchých pravidel týkajících se interakcí mezi tečkami se objeví vzor hejnování, jakmile se tečky dostatečně zahustí. Jiná sada pravidel pak vytvoří vzor rojení a tak dále.

Mravenci rodu Solenopsis (fire ants) poskytují učebnicový příklad tohoto druhu kolektivního chování. Několik mravenců rozmístěných daleko od sebe se chová jako jednotlivci. Ale shromáždí-li se jich dostatečné množství blízko u sebe, chovají se spíše jako jedna jednotka, vykazující jak pevné, tak kapalné vlastnosti. Lze je přelít z čajové konvice jako kapalinu, nebo se mohou spojit a stavět věže či plovoucí vory – což je užitečná dovednost pro přežití například při povodních. Vynikají také v regulaci vlastního dopravního toku, přičemž mravenčí dopravní zácpy jsou téměř neznámé.