Скорость передачи информации у муравьев

Мир муравья

Как муравьи передают информацию

Самыми заклятыми врагами муравьев-листорезов являются осы. Муравей, благодаря сильным мандибулам может успешно противостоять осе. Однако муравьи оказываются беззащитными в момент внезапного нападения, ибо челюсти их заняты перетаскиванием листа. Как же тогда обеспечивается безопасность муравья во время работы? Ответ на этот вопрос просто поражает сплоченностью муравьиного семейства. В тех местах, где существует угроза нападения ос, на листе, который несет муравей-листорез в гнездо, сидит еще один маленький муравей. Его задача подать в случае опасности сигнал муравью, несущему лист. Но как муравьи передают информацию?

Муравьи специалисты в области передачи информации. Вся их жизнь построена на этом. Без умения передавать информацию невозможна была бы такая скоординированность их действий. Кстати, именно благодаря муравьям были сделаны открытия в области химической связи. Способы общения муравьев многообразны. Ведь это одни из самых древних общественных животных на нашей планете. Общественный образ жизни у муравьев существовал, по крайней мере, более двадцати миллионов лет назад. Что это за сигналы?
Представляют ли сигналы инстинктивные действия или усваиваются подражанием, сказать трудно. По всей вероятности, и то, и другое. Во всяком случае, сигнализация наиболее богата в больших муравейниках и беднее в новых.
Многие ученые полагают, что главный язык, с помощью которого общаются муравьи, химический. Муравьи, выделяя пахучие вещества, или, как их называют, феромоны, якобы обозначают ими направление пути, объявляют тревогу и подают другие сигналы. Однако помимо химических сигналов у муравьев в ходу и сигналы звуковые. Химический способ, только один из способов общения муравьев со своими собратьями. Они не могут объяснить всего многообразия муравьиного разговора. Для универсального использования феромонов пришлось бы иметь слишком большой набор желез, выделяющих различные пахучие вещества.

Не стоит забывать, что муравьи большую часть жизни проводят в темных лабиринтах своего жилища, вырытых в земле или проточенных в древесине, в тесном соприкосновении друг с другом. В гнезде объясняться запахами трудно, да и небезопасно для здоровья, насыщая его газами. Поэтому у муравьев, помимо химического развит язык жестов и прикосновений.

Для муравьев основной источник информации запах. Запах — это команда и муравьи действуют автоматически. Рабочие самки муравьев общаются друг с другом при помощи феромонов – пахучих молекул, которые составляют особую тайную азбуку. Категоричность приказа зависит от концентрации запаха.

Рассмотрим такой пример. Вот движется колонна рабочих муравьев по тропе. Стоит только появиться препятствию, мешающему доставлять листья в муравейник, и хрупкое равновесие будет нарушено. Листья должны поступать в муравейник регулярно, необходимо строжайше придерживаться заведенного ритма. Но оказавшись перед препятствием, муравьи распространяют пахучие вибрации, вызывая возбуждение идущих следом. Запах сигнала вызывает у них непременное желание оттащить это препятствие и все ближайшие муравьи группируются. Возбуждение нарастает, новые особи добавляют пахучих веществ в воздух. Так рабочие стимулируют друг друга. Но как только препятствие будет устранено и путь восстановлен, муравьи продолжат движение.

Но не все муравьи пользуются только языком запаха, некоторые виды, чтобы не заблудиться по пути к муравейнику, стараются постоянно касаться усиками сородичей. Но и в этом случае запах играет решающую роль.

Источник

IT в мире животных: поиск еды муравьями и протокол TCP/IP

Ряд технологий, которыми мы пользуемся сейчас, были «придуманы» и реализованы естественным отбором и прочими эволюционными механизмами миллионы лет назад. Это, например, ультразвуковая навигация (летучие мыши), сонары (киты), электрошокер (электрические угри) и т.п. Как оказалось, природа миллионы лет назад разработала еще и алгоритмы, согласно которым работает сетевой протокол TCP/IP, созданный уже человеком. Методы поиска еды муравьями совпадают с этими алгоритмами.

Практически в каждой муравьиной колонии большинства видов муравьев есть фуражиры — особи, которые доставляют еду. На первый взгляд фуражиры беспорядочно бегают вокруг гнезда, кто дальше, кто ближе, и особого толку от их деятельности нет. Но это только на первый взгляд. Несмотря на кажущуюся хаотичность их поведения, оно подчиняется определенным законам.

Наиболее ярким кейсом является поведение фуражиров муравьев вида Pogonomyrmex barbatus. Они практически никогда не возвращаются в колонию без добычи — еды. Частота и количество «пищевых рейдов» зависит от частоты и количества возвращающихся в колонию фуражиров.

Многие поведенческие модели муравьев неизменны в течение многих миллионов лет, так что можно сказать, что именно эти насекомые изобрели основные принципы работы TCP/IP миллионы лет назад. По мнению исследователя Баладжи Прабхакара, давным-давно муравьи узнали о таких функциях, как медленное начало передачи (slow start) и прерывание передачи в результате разрыва связи (time-out). Что касается первого случая, то при отправке большого числа фуражиров (пакетов) передача продолжается, но с большими интервалами.

Если же возвращающихся с едой муравьев нет (отсутствуют подтверждения о доставке пакетов), передача прерывается на определенное время. В случае указанного вида муравьев задержка составляет примерно 20 минут. Если в течение этого срока не вернулся ни один муравей, новые фуражиры никуда не уходят, гнездо находится в режиме ожидания. Как только появляется хотя бы один фуражир с едой, отправка доставщиков еды возобновляется.

Оптимизация маршрута: положительная и отрицательная обратная связи

Выходя из гнезда, фуражир движется по произвольной траектории. За собой он оставляет пахучий (для других муравьев) след при помощи феромонов. Возвращается муравей по своему же пути, причем траектория движения может быть несколько отличной (например, идя обратно с грузом, он вынужден огибать препятствия, которые налегке просто покорял, как горную вершину).

Если фуражир возвращается с грузом, другие муравьи «понимают», что там, где только что побывал разведчик, есть еще еда. Вначале другие муравьи продвигаются по изначальным «тропам», но в конечном итоге прокладывают новый, кратчайший маршрут. Дело в том, что по короткому пути успевает пройти больше муравьев за единицу времени, чем по длинному, а значит, феромонный след короткого пути через некоторое время усилится, а вот след длинного пути, наоборот, ослабеет. В конечном итоге останется самый короткий маршрут, а длинные пути исчезнут из-за испарения ферoмонов. Здесь есть один интересный нюанс — если бы феромоны не испарялись, или испарялись бы медленнее, чем на самом деле, то проложить короткий путь у муравьев бы не получалось.

Муравей-жнец (Pogonomyrmex barbatus)

А так, поскольку система основана на положительной обратной связи (когда другие особи делают феромонный путь более «заметным) и отрицательной обратной связи (феромоны испаряются, путь становится все менее заметным для других особей), происходит самоорганизация траектории движения муравьев и в конечном итоге, они начинают двигаться по кратчайшему пути.

Муравьи и роботы

В этом году стало известно о еще одном исследовании муравьиных колоний, результаты которого были использованы в робототехнике. Дело в том, что ученых давно удивляла способность насекомых избегать пробок при рытье ходов. Все они каким-то образом самоорганизуются, муравьев с грузом пропускают остальные особи.

В рамках нового эксперимента специалисты обследовали поведение 30 огненных муравьев вида Solenopsis invicta. В процессе создания гнезда они выносили груз (частицы грунта) наружу. Поначалу в тоннелях возникали пробки, но с течением времени муравьи научились ожидать, пока не освободится проход, и затем несли свой груз без проблем.

Ученые изучили алгоритм поведения муравьев и использовали этот алгоритм для обучения небольших роботов. Механизмы обучили транспортировать груз по муравьиной модели, и роботы стали работать слаженно и без проблем. Роботы научились пропускать своих собратьев с грузом и следовать далее по намеченному маршруту — без столкновений и особых задержек. По мнению авторов исследования, полученные алгоритмы смогут быть полезными для логистики, робомобилей, а также построения моделей снижения пробок на дорогах. Ранее использовались лишь статистические модели, но теперь вполне можно использовать и механизмы, которые используют муравьи.

IoT и разделение муравьев одной колонии

Еще один эксперимент, который был проведен несколько лет назад, помог понять, почему муравьи одного из видов решают отделиться от своей основной колонии и основать новую (роение пчел имеет примерно ту же природу). Так вот, как только муравьи начинают слишком часто сталкиваться в гнезде, количество столкновений достигает критической величины, то ряд рабочих „выбирает“ наследницу королевы, подхватывает ее и перемещается в новое место (так поступают не все виды этих насекомых).

Ученые считают, что принцип, который позволяет муравьям определять время, когда необходимо отделиться от основной колонии, поможет определить надежность прогноза погоды, основанном на данных сенсоров и датчиков из определенного региона. Например, сенсоры, которые обмениваются между собой информацией, могут передавать определенный токен, и центральный сервер, кроме информации наблюдения о погоде, получит информацию о количестве регистраций определенных погодных условий в определенном месте. Чем таких регистраций больше, тем надежнее прогноз погоды, созданный на основе показаний.

Модель поведения, представленная выше для муравьев, актуальна и для других общественных насекомых, включая термитов, пчел, ос и других. Дальнейшее изучение поведения общественных насекомых позволит обнаружить и другие „технологии“, которые они используют. Некоторые из них, вполне может быть, пригодятся человеку. Но вообще у природы еще огромное количество секретов, которые только предстоит раскрыть.

Источник

Муравьи считают лучше британских пятиклассников

Определений языка в науке существует великое множество. Все они более или менее сводятся к тому, что язык — это знаковая система, используемая для коммуникации, анализа, структурирования, хранения и передачи информации. Ранее считалось, что язык присущ одному лишь человеку, хотя еще Аристотель предполагал, что пчелы-разведчицы умеют передавать пчелам в улье информацию о местах массового цветения растений. В последние десятилетия ученые, исследуя коммуникативные практики животных, птиц и насекомых, находят все больше и больше свидетельств тому, что они также пользуются четкими знаковыми системами для запоминания и передачи не только конкретной (опасность, готовность к спариванию), но и абстрактной информации.

Фото: dpa-Zentralbild / DPA / ТАСС

Герои «Кибериады», произведения фантаста Станислава Лема, исследуя процессы мироздания, создавали одну за другой крошечные цивилизации и, меняя условия развития, наблюдали под микроскопом их расцветы и крушения. Но никакая фантастическая модель не заменит настоящей, непредсказуемой и загадочной «цивилизации» на лабораторном столе, которую можно изучать, задавая все более сложные вопросы и получая все более интригующие ответы, если только вы овладели искусством общения с муравьями.

Эти маленькие шестиногие создания, покрытые хитиновым панцирем и смотрящие на мир фасеточными глазами, сталкиваются в своей жизни с множеством проблем, общих для всех высокосоциальных видов, включая и наш собственный. Ведь проблемы взаимопонимания и координации совместной деятельности требуют надежных систем коммуникации, обработки информации и разделения труда между членами сообщества.

На обложке моей книги «Animal Intelligence: From Individual to Social Cognition» (Cambridge University Press, 2007) группа муравьев движется по лабиринту «бинарное дерево», имеющему несколько развилок. Дело в том, что издательство просит авторов помещать на обложке иллюстрацию эксперимента, которым они больше всего гордятся. На бинарном дереве муравьи выбирают путь на каждой развилке (налево или направо) в соответствии с «указаниями», полученными от муравья-разведчика. Это иллюстрация теоретико-информационного подхода к изучению коммуникации животных, разработанного совместно с известным специалистом по теории информации и криптографии Борисом Рябко, который позволил нам описать символический язык муравьев. Его открытие газета The Independent on Sunday назвала одним из самых значительных результатов в биологии второй половины XX века.

Система коммуникации муравьев, как оказалось, позволяет им передавать абстрактную информацию — координаты точки в пространстве.

Мы и не пытались расшифровать сигналы муравьев, а исследовали их коммуникацию как средство передачи информации — конкретной, количественно измеримой величины. Количество информации, которое они должны передать, задается самим экспериментатором. В этом и заключается суть теоретико-информационного подхода, который является универсальным и в будущем, возможно, позволит, не прибегая к декодированию сигналов, исследовать потенциальные возможности коммуникации не только муравьев, но и других социальных животных.

При решении сложных задач среди муравьев выделяются постоянные по составу рабочие группы, состоящие из одного разведчика и четырех-семи фуражиров

Вид экспериментальной арены

Фото: Наиль Бикбаев

Рассуждая дальше об особенностях нашего подхода, следует сказать вот что. Большинство определений языка животных сходятся на требовании, чтобы язык обладал большим, практически неограниченным запасом потенциально возможных фраз и сообщений. Мы считаем, что помимо этого свойства язык должен обладать еще одним: размер сообщения должен быть пропорционален количеству информации в нем. Измерение количества информации было предложено основателем теории информации, американским математиком Клодом Шенноном: бит — это количество информации, необходимое для различения двух равновероятных возможностей (например, «орел» или «решка»). В сообщении о том, налево ли нужно повернуть или направо, заключен один бит информации. В наших экспериментах создается ситуация, когда муравьи, чтобы привлечь своих сородичей к пище, должны передать сведения о последовательности поворотов на пути к цели. Число бинарных выборов на этом пути и будет соответствовать количеству информации в передаваемом сообщении: скажем, четыре развилки — это четыре бита. Если при этом измерить время, затраченное на передачу сообщения, можно оценить скорость передачи информации.

Канал Animal Planet назвал муравьев лучшими математиками животного мира, а Discovery отметил, что муравьи считают лучше британских пятиклассников.

Группа муравьев на бинарном дереве

Фото: Наиль Бикбаев

В течение многих лет мы исследовали свойства и потенциальные возможности языка муравьев на лабораторных аренах с помощью лабиринта «бинарное дерево». Для опытов были выбраны «муравьиные приматы» — рыжие лесные муравьи, которые строят в лесу большие муравейники с населением до миллиона особей. Каждая семья контролирует территорию примерно до 100 м в диаметре, а колония, состоящая из родственных муравейников, может «владеть» целым лесом. Вспомнив сказку Виталия Бианки «Как муравьишка домой спешил», можно представить себе мир муравья и оценить, насколько сложно найти определенную точку в трехмерном пространстве дерева. Бинарное дерево эту задачу, в общем-то, и формализует. В простейшем случае дерево состоит из одной развилки, а на концах двух «листьев» находятся кормушки: одна — пустая, другая — с сиропом. Чтобы передать сородичам информацию о том, как ее найти, муравьи должны быть способны давать друг другу указания «иди налево» или «иди направо», то есть сообщать 1 бит информации. В наших опытах количество развилок менялось, доходя до шести. Как оказалось, на таких разветвленных лабиринтах муравьи могли быстро отыскать корм, только если получали от разведчика сведения о последовательности поворотов типа «ЛПЛППЛ» (лево, право и т. д.). При шести развилках разведчикам необходимо было передать шесть битов информации, и в этом случае минимальное число сообщений в языке муравьев равнялось количеству конечных «листьев», то есть 2 6 = 64.

Лабиринты монтировались в кюветах с водой из пластиковых планок, куда муравьи могли зайти по съемному мостику с жилой части арены. В экспериментах муравьев метили индивидуальными цветными метками и наблюдали в прозрачных лабораторных гнездах. Оказалось, что при решении сложных задач среди муравьев выделяются постоянные по составу рабочие группы, состоящие из одного разведчика и четырех-семи фуражиров. Каждый разведчик, найдя пищу, вступает в контакт только со своей группой. Эти контакты сопровождаются быстрыми движениями антенн (усиков) и ног муравьев. В каждом эксперименте, когда разведчик возвращался к гнезду после удачного похода за сиропом, мы измеряли длительность его контактов с фуражирами, которую считали соответствующей времени передачи информации. В это время лабиринт заменяли «свежим», лишенным каких бы то ни было следов. Даже сиропа уже не было, все кормушки содержали воду. Так исключалось использование пахучей тропы, которую мог бы оставить муравей в лабиринте, а также самого запаха пищи. Фуражиры, пообщавшись с разведчиком, были вынуждены действовать самостоятельно: разведчика изымали пинцетом и временно отсаживали.

Контакт разведчика с фуражирами

Фото: Наиль Бикбаев

Оказалось, что у нескольких высокосоциальных видов муравьев, к которым относятся и рыжие лесные, зависимость между временем контакта разведчика с фуражирами и количеством передаваемой информации близка к линейной, как и у человека. А вот скорость передачи информации у муравьев по крайней мере в десять раз ниже, чем у нас: около 1 бита в минуту. Однако и это немало, а возможности коммуникативной системы этих насекомых поистине впечатляющие.

Виды муравьев с более простым образом жизни и не столь большими семьями, как показали наши исследования, не способны использовать дистантную передачу абстрактной информации. Если их лишить возможности использовать пахучий след, они не смогут привлечь к кормушке сородичей.

Мы научились использовать механизмы коммуникации муравьев для изучения общих свойств интеллекта животных. Дело в том, что разные виды животных могут проявлять признаки очень высокоразвитых познавательных способностей в пределах довольно узких доменов. Например, сойки и белки способны запомнить расположение тысяч тайников, в которых они спрятали пищу, но это еще не значит, что они смогут, скажем, найти выход из сложного лабиринта успешнее, чем это сделает крыса. А вот крыса далеко превзойдет в этом искусстве человека, зато ей не дано индивидуально распознать и запомнить сотни своих сородичей так, как это делают приматы (в том числе люди) и слоны. Голуби обладают выдающимися способностями к классификации, позволяющими им распознавать картины художников, работающих в разной манере, а новокаледонские вороны — «гении» орудийной деятельности: в способностях быстро преобразовывать разные предметы и использовать их для решения сложных пространственных задач эти птицы превосходят шимпанзе. Наши многолетние исследования дают нам основания полагать, что высокосоциальные виды муравьев — «гении общения»: они могут решать задачи, доступные немногим видам животных, но, похоже, это умение ограничено ситуациями, когда надо запомнить и эффективно передать сородичам информацию о богатом источнике пищи.

Применив лабиринт «бинарное дерево», мы впервые в мире исследовали одну из важнейших характеристик языка животных и интеллекта его носителей, а именно: способность быстро подмечать закономерности и использовать их для кодирования, сжатия информации. При сжатии размер сообщения о некотором объекте или явлении должен быть тем меньше, чем они проще, то есть чем легче в них обнаружить закономерности. Например, человеку легче запомнить и передать последовательность поворотов на пути к цели «ЛП ЛП ЛП ЛП ЛП ЛП ЛП» («лево—право», и так семь раз), чем более короткую, но неупорядоченную последовательность «ПЛЛПППЛП». Если рассматривать последовательность поворотов как некий «текст», то мы видим, что язык муравьев и их интеллект позволяют им использовать простые закономерности «текста» для его сжатия. Так, муравьи затрачивали в несколько раз меньше времени на передачу сообщения «ЛЛЛЛЛ» («пять раз налево»), чем на передачу сведений о случайной последовательности той же длины.

В опытах с другими экспериментальными установками мы выявили способность муравьев к счету и даже к простейшим арифметическим операциям. Муравьи были поставлены перед необходимостью передать сородичам информацию о месте нахождения приманки, которая помещалась то в одной из точек по-разному искривленных координатных сетей, то на одной из десятков «веточек», отходящих от прямого, горизонтального или вертикального «ствола». В основной серии экспериментов установка имела вид гоpизонтально pасположенной «гребенки» с 40 «зубьями» (мы употребляли названия «ствол» и «ветки») длиной по 10 см, на каждой из котоpых находилась коpмушка, но только одна из них содеpжала сиpоп, а остальные — воду. В начальную точку «ствола» муpавьи попадали по мостику. Для получения пищи муpавьям было необходимо пеpедавать сведения о том, на какой «ветке» находится коpмушка. Как и в опытах с бинарным деревом, измеряли время контакта вернувшегося от кормушки разведчика с группой фуражиров. Затем разведчика временно изолировали, и группа искала кормушку самостоятельно. Установку меняли на свежую, исключая использование пахучего следа.

Мы впервые в мире исследовали одну из важнейших характеристик языка животных и интеллекта его носителей, а именно: способность быстро подмечать закономерности и использовать их для кодирования, сжатия информации

Муравейник рыжих лесных муравьев

Фото: Синькова Ольга

Анализ длительности «сообщений» разведчика позволил предположить, что он (точнее, она: рабочие муравьи, как и пчелы,— девицы) передавал фуражирам информацию о номере «ветки». Пpи этом оказалось, что зависимость вpемени пеpедачи инфоpмации от номеpа «ветки» близка к линейной. Гипотетически муравьи могли бы передавать сведения не о номере «ветки», а, скажем, о расстоянии до нее или о каких-либо других параметрах — например, о числе муравьиных шагов до кормушки. Даже если это предположение справедливо, то следует вывод о том, что муравьи оперируют количественными характеристиками и передают информацию о них друг другу. Чтобы проверить это, мы в многочисленных сериях опытов варьировали форму и ориентацию самой установки (например, лабиринт-«гребенку» ставили не в горизонтальное, а в вертикальное положение, или сгибали в виде круга), а также изменяли как длину «веток», так и расстояние между ними. Во всех случаях зависимость времени передачи сообщения t от номера «ветки» одинаково хорошо описывалась эмпирическими уравнениями вида t=ai+b , где i — число развилок, а — коэффициент пропорциональности, равный скорости передачи информации (число битов в минуту), а b — постоянная. Ее мы вводим потому, что муравьи могут передавать информацию, не имеющую отношения к поставленной задаче, например сигнализировать «есть пища». При этом значения параметров a и b близки для всех вариантов и не зависят ни от длины «веток», ни от других параметров установок. Получалось, что время «произнесения» муравьями числа 20 примерно в 2 раза больше, чем числа 10, и в 10 раз больше, чем числа 2.

В современных языках человека ситуация совсем иная. Длина записи целого положительного числа i в десятичной системе счисления примерно равна log10(i) . Но люди не всегда использовали десятичную систему счисления. Так, в архаичных языках длина записи (и произнесения) числа могла быть пропорциональна его длине — как у муравьев! К примеру, числу 1 соответствовало слово «палец», числу 2 — «палец, палец», числу 3 — «палец, палец, палец» и т. д. Десятичная же система счисления появилась в результате длительного и сложного развития.

Группа крашеных муравьев, «выясняющих отношения»

Фото: Яковлев Иван

Можно ли расшифровать сигналы муравьев, как это было сделано для медоносных пчел?

«Язык танцев» пчел основан на движениях пчелы-разведчицы, прилетевшей с цветущего дерева или поляны. По количеству «восьмерок», которые описывает разведчица на поверхности пчелиных сот, пчелы-фуражиры могут судить о расстоянии до источника нектара, а ось «восьмерки» указывает направление, в котором нужно лететь. За открытие пчелиного языка немецкий ученый Карл фон Фриш получил в 1973 году Нобелевскую премию.

Однако это еще не говорит о примитивности муравьиного языка. Считается, что длина слова в языке коррелирует с частотой его использования. Именно на этом свойстве основана схема наших экспериментов, показавших арифметические способности муравьев. Дело в том, что в современных человеческих языках запись чисел требует некоторых арифметических операций. Особенно отчетливо это видно при использовании римских цифр. Например, записывая «шесть» в виде VI, мы вычисляем: VI=V+I, аналогично XII=X+II, IX=X–I и т. д. В эксперименте мы специально вырабатывали у муравьев «систему счисления», напоминающую «римский» способ представления чисел. Опыт состоял из трех этапов. На первом этапе, как и ранее, кормушка располагалась то на одной, то на другой «ветке» в случайном порядке. На втором этапе мы резко увеличили необходимость использования двух сообщений: «кормушка на ветке 10» и «кормушка на ветке 20», устанавливая кормушку на каждой из этих «веток» c вероятностью 1/3, а на каждой из остальных 28 «веток» — с вероятностью 1/84. После серии опытов из нескольких десятков итераций муравьи существенно сократили время передачи сообщения «кормушка на ветке 10» и «кормушка на ветке 20» по сравнению с первой частью эксперимента, когда кормушки устанавливались на любой из 30 «веток» с равной вероятностью. Значит, насекомые изменили свою систему коммуникации, сократив продолжительность передачи двух часто встречающихся сообщений. На третьем этапе номер «ветки» с приманкой опять выбирался с равной вероятностью, в диапазоне от 1 до 30, то есть так же, как на первом этапе. Оказалось, что зависимость времени передачи (t) сведений о том, что кормушка находится на «ветке» с номером i, на третьем этапе совсем иная, чем на первом: время передачи информации о номере «ветки» было в среднем тем меньше, чем ближе она находилась к одной из «особых», ранее выделенных — 10 или 20, или к началу установки. Так, например, на передачу сообщения о том, что кормушка находится на «ветке» 11, на первом этапе муравьи затрачивали 70–82 сек., а на передачу сообщения о первой «ветке» — от 8 до 12 сек. На третьем же этапе на передачу сообщения о «ветке» 11 затрачивалось 5–15 сек. (вспомним римские цифры: XI=X+I). Анализ времени передачи сообщений позволяет предположить, что на третьем этапе эксперимента сообщения разведчика состояли из двух частей: информации о том, ближе к какой из особых «веток» находится «ветка» с кормушкой, и затем — расстояние от особой «ветки» до «ветки» с кормушкой. Иными словами, муравьи, видимо, передавали «имя» ближайшей к кормушке особой «ветки», а потом — число, которое надо прибавить или отнять для нахождения «ветки» с кормушкой. Таким образом, система коммуникации муравьев оказалась настолько пластичной, что они могли вводить специальные обозначения тех «веток», на которых приманка по воле экспериментаторов оказывалась чаще, чем на остальных.

Фото: picture alliance / Arco Images G / DPA / ТАСС

После публикации нашей с Борисом Рябко статьи о математических способностях муравьев в журнале Behaviour в 2011 году канал Animal Planet назвал муравьев лучшими математиками животного мира, а Discovery отметил, что муравьи считают лучше британских пятиклассников.

В 2017 году в издательстве Springer вышла моя книга «Studying Animal Language without Translation: An Insight from Ants» — о том, как изучение языка муравьев может помочь понять и даже использовать языки других животных. Суть в том, что мы впервые применили для изучения интеллекта животных свойства их собственной коммуникации. Так, многие исследования, посвященные способностям медоносных пчел решать различные когнитивные задачи, в частности на понимание закономерностей взаиморасположения геометрических фигур, не используют возможностей их удивительного и сложного языка и выполнены на одиночных насекомых. Только что вышла в свет статья, посвященная способностям пчел отнимать и прибавлять по единице к количеству в пределах пяти, и опять-таки в экспериментальной установке насекомые работают поодиночке. Применение нашей схемы экспериментов, основанной на необходимости передать информацию о пище сородичам, могло бы внести ясность в понимание как естественной коммуникации, так и математических способностей разных видов социальных животных, в частности шимпанзе и других приматов.

Жанна Резникова, доктор биологических наук, профессор, завкафедрой сравнительной психологии НГУ, завлабораторией поведенческой экологии сообществ в Институте систематики и экологии животных СО РАН

Источник