image: 3D computed tomographic reconstructions of an Apicotermes lamani nest. These images reveal beautiful spiral staircases and the sophisticated harmony of the nest architecture in which regularly spaced floors delimiting chambers are connected by linear and helical ramps. view more
Credit: Image credit: Guy Theraulaz/CNRS, CRCA, CBI, Toulouse.
一个新开发的数学模型帮助解释了白蚁巢的错综复杂的结构以及它们是如何建造的。非洲白蚁的巢是被蚁群在地下挖掘出来的。Alexander Heyde 及其同事探索了在白蚁巢建造阶段的白蚁个体行为与巢的变化的结构之间的反馈环路如何导致了一个自组织的结构。这组作者使用CT扫描对收集到的两个白蚁巢的内部结构进行了可视化，量化了层的空间分隔和排列，以及层之间的线性和螺旋的坡道。然后，这组作者使用实验观察到的事实，即白蚁分泌的信息素充当了在环境中此前活动的指示器并且提供了建造行动的线索，他们开发出了一个筑巢的数学模型，该模型取决于白蚁工蚁密度的空间-时间演化、巢材料的密度，以及信息素的浓度。这些模型的模拟表明，巢自发重复了一致的层的垂直分层间隔和坡道的水平间隔，并且反映了筑巢的过程。这组作者说，这项研究凸显了这些天然结构是如何通过连接起物理和行为的多尺度过程从而集体建造出来的，这与集群机器人学等领域可能有关系。
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Journal
Proceedings of the National Academy of Sciences