IT之家 1 月 20 日消息，意大利特倫托大學(xué)的研究人員通過研究螞蟻的行為，揭示了這些昆蟲如何在群體中高效導(dǎo)航而不會出現(xiàn)“走走停停”的情況。相關(guān)研究成果已發(fā)表在《交通研究跨學(xué)科視角》（Transportation Research Interdisciplinary Perspectives）上。
該研究由道路與鐵路基礎(chǔ)設(shè)施專家馬爾科?蓋里埃里（Marco Guerrieri）教授和固體與結(jié)構(gòu)力學(xué)教授尼古拉?普尼奧（Nicola Pugno）共同完成。研究團(tuán)隊(duì)利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)追蹤螞蟻的行為，發(fā)現(xiàn)螞蟻在移動過程中形成的路徑網(wǎng)絡(luò)與高速公路上的車輛交通有相似之處。
研究人員通過分析一段 30 厘米長的螞蟻路徑（相當(dāng)于每只螞蟻體長的 100 倍），并使用深度學(xué)習(xí)算法追蹤視頻中的螞蟻運(yùn)動，繪制了螞蟻的軌跡、速度、流量和密度。結(jié)果顯示，螞蟻通過形成隊(duì)列、保持穩(wěn)定速度以及“禁止超車”等策略，即使在高密度情況下也能避免擁堵。
蓋里埃里教授指出，螞蟻是少數(shù)能夠管理雙向交通流的物種之一，這與人類的道路系統(tǒng)類似，但它們能夠?qū)崿F(xiàn)無縫導(dǎo)航而不會出現(xiàn)擁堵。螞蟻會跟隨由領(lǐng)頭螞蟻標(biāo)記的信息素路徑，以小隊(duì)形式移動，保持較小的間距且不超車。研究人員在論文中強(qiáng)調(diào)：“從螞蟻在信息素路徑上行走，到車輛在高速公路車道上行駛，所有集體系統(tǒng)面臨的主要挑戰(zhàn)是如何在擁擠環(huán)境中避免高密度情況下的擁堵。”
研究進(jìn)一步表明，螞蟻通過簡單的自組織規(guī)則解決復(fù)雜的交通問題，這些規(guī)則并非像傳統(tǒng)交通那樣由外部強(qiáng)加，而是通過螞蟻之間的直接接觸或化學(xué)信號自然形成。這使得螞蟻的行為比傳統(tǒng)道路上的車輛更具協(xié)作性。
該研究做出了幾個(gè)關(guān)鍵貢獻(xiàn)。首先，其推導(dǎo)了螞蟻群體中的微觀交通變量，并分析了螞蟻用于預(yù)防擁堵的集體策略。基于這些發(fā)現(xiàn)，研究提出了受螞蟻行為啟發(fā)的交通調(diào)控策略。
蓋里埃里教授認(rèn)為，未來的自動駕駛車輛（CAVs）交通系統(tǒng)可以借鑒螞蟻的行為。正如螞蟻通過信息素進(jìn)行交流一樣，自動駕駛車輛可以利用先進(jìn)的通信技術(shù)與彼此及道路基礎(chǔ)設(shè)施互動，形成協(xié)調(diào)的隊(duì)列。這將使車輛能夠在平行車道上以高速度和緊密間距行駛，從而提高交通效率、服務(wù)水平，并減少尾氣排放。
然而IT之家注意到，該研究也存在局限性。首先，該研究的數(shù)據(jù)收集僅針對一種螞蟻物種，因此無法將結(jié)果推廣到所有螞蟻物種。其次，分析基于一段沒有彎道、交叉口或螞蟻流沖突區(qū)域的單一路徑。最后，由于自動駕駛車輛是新興技術(shù)，目前尚無來自實(shí)際交通和高速公路應(yīng)用的實(shí)證數(shù)據(jù)支持研究結(jié)果。
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