Hvad sociale insekter kan lære os om modstandsdygtig infrastruktur

Ulykker, naturkatastrofer og tilfældige eller målrettede angreb kan lamme menneskelig infrastruktur. Vores transportnetværk, forsyningskæder og kommunikationsnetværk øges i størrelse og bliver mere komplekse, efterhånden som vores befolkning vokser.

Hvordan beskytter vi disse netværk mod bliver sårbar og fejler? Sociale insekter kan give inspiration.

Sociale insekter, såsom myrer, bier og hveps, bor på et fælles reden. De:

  • arbejde sammen for at rejse kammerater

  • har en (eller et par) "dronninger";

  • har frugtbare hunner (dronningerne), der producerer alle redekammeraterne; og


    indre selv abonnere grafik


  • har overlappende generationer med unge og gamle individer, der bor sammen.

Hver person i en rede opfører sig lidt som en neuron i en hjerne. De interagerer og reagerer på de nærmeste naboers opførsel i reden. Denne sociale adfærd kan føre til imponerende bedrifter, såsom termitter, der bygger store høje eller myrer, der arbejder sammen for at danne broer eller flåder.

Det giver også reden en vis modstandsdygtighed, når den står over for forstyrrelser. Ved at arbejde sammen kan en lille fiasko afhjælpes, før den bliver en stor fiasko. Dette kaldes kollektiv adfærd. Det ses på tværs af mange arter, herunder insekter, fisk, fugle og mennesker.

Vi kan allerede trække paralleller mellem menneskelige og sociale insekt samfund. Men den fortsatte undersøgelse af kollektiv adfærd har implikationer i matematik, fysik og robotik. Det kan hjælpe os med at designe bedre og mere modstandsdygtig infrastruktur.

Bidragende faktorer

To faktorer, der fører til social insektmodstandsdygtighed, er decentraliseret kontrol og redundans og jobskifteadfærd.

I insektforeninger er der ingen leder og ingen plan. Denne decentraliserede kontrol betyder, at ethvert individ i det væsentlige kan udskiftes, hvilket gør det muligt for kolonier at være resistente over for tab af enkeltpersoner.

Også skader på systemet - kolonien - kan håndteres, når det sker, uden behov for tidskrævende kommunikation med ledere. Menneskelige systemer bliver mere og mere decentraliserede, ofte gennem afhængighed af internettet, men selv vores internettjenester bliver stadig mere centraliserede.

Tænk på Googles strømlinede karakter. Det giver ikke kun en søgemaskine, men en e-mail-tjeneste, en kalender og Google-dokumenter - blandt andre tjenester. Det er meget nemmere og mere bekvemt at styre vores online liv gennem en enkelt central service. Men hvis et aspekt af Google bliver ødelagt gennem et online angreb, kan de kaskadefejl gennem systemet forringe adgangen til mange af disse tjenester.

På trods af sætningen "optaget som en bi" opretholder mange sociale insektkolonier faktisk et stort antal tilsyneladende "dovne" individer, der ikke fungerer. Disse individer, kendt som afskedigede personer eller inaktive arbejdstagerefungere som et sikkerhedsnet, der gør det muligt for en rede at reagere hurtigt på en forstyrrelse - såsom tab af arbejdere eller et rovdyrangreb.

Insekter er også i stand til det skift job som reaktion på en forstyrrelse. Inden for en rede kan enkeltpersoner have job, de er specialiserede i. Dette giver større effektivitet i reden. Men under en forstyrrelse er enkeltpersoner i stand til at skifte job for at udfylde hullet.

Dette svarer til vores frivillige nødtjenester, som State Emergency Service (SES). Folk, der frivilligt arbejder med SES, arbejder normalt i andre områder. Men når en nødsituation rammer, er de i stand til at reagere og hjælpe med at løse problemet.

Måske vil mere bred kompetenceuddannelse give folk mulighed for at hjælpe under nogle forstyrrelser i vores infrastruktur.

Hvordan kunne dette holde lektioner for mennesker?

Ved at studere den kollektive opførsel af sociale insekter og måder, hvorpå de er i stand til at forblive modstandsdygtige over for forstyrrelser, kan vi bygge videre på disse lektioner for at inspirere udviklingen af ​​vores infrastruktur og beskytte den mod store fiaskoer.

Sociale insekter har udviklet en række forskellige løsninger på forskellige forstyrrelser gennem årtusinder. At forsøge at eksperimentere på menneskelige netværk er ofte umuligt og uetisk, men alligevel kan vi direkte eksperimentere med sociale insekter.

Dette er ikke at sige, at sociale insektsystemer er proxyer for menneskelige systemer, men ved at sammenligne adskillige sociale insektsystemer ved at studere menneskelige casestudier (normalt ud fra resultaterne fundet efter en naturkatastrofe) og udvikle simuleringer kan vi begynde at forstå generelle træk, der bidrager til modstandsdygtighed på tværs af forskellige skalaer og typer af forstyrrelser.

Dette går også begge veje. Ved at låne ideer, værktøjer og koncepter fra modstandsdygtighed i andre discipliner, såsom fysik, økonomi og teknik, kan vi få en større forståelse af mekanikken bag social insektmodstand.

Sammen kan dette føre til en større forståelse af modstandsdygtighed, som kan anvendes til design af bedre menneskelig infrastruktur.

Om forfatteren

The Conversationmiddleton elizaEliza Middleton, postdoktor i entomologi og integreret skadedyrsbekæmpelse, University of Sydney. Hun er bredt interesseret i adfærdsmæssig økologi og har udviklet en særlig vægt på kollektiv adfærd, kommunikation og infrastrukturmodstandsdygtighed.

Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort den The Conversation. Læs oprindelige artikel.

Relaterede bøger

at InnerSelf Market og Amazon