Prírodou inšpirované algoritmy

Feromónové mravce

Mravce komunikujú prevažne chemickými signálmi. Ak sa stretne mravec s veľkou korisťou, na ktorú sám nestačí, vypustí jednoducho poplašný feromón, ktorým vzruší v okolí niekoľkých centimetrov ostatné robotnice, a tým ich priláka na miesto nálezu, čím korisť ľahšie zmôžu. Včelí zhromažďovací feromón Nassonovej žľazy robotnice tiež príležitostne použijú na označenie zdroja peľu alebo nektáru.

Ďalší stupeň chemickej komunikácie predstavuje beh v závese. Mravec ktorý našiel korisť sa vráti do mraveniska. Dá ochutnať niekoľkým najbližším robotniciam vzorku nálezu (mravce sa vtedy spoja ústami), a následne zdvihne zadoček a na konci žihadla vypustí tekutinu. Pre ostatných mravcov je to silný atraktant a agitátor ich tým vyzýva k nasledovaniu. Akonáhle sa ho nejaký mravec dotkne v zadnej časti tela, objaviteľ sa rozbehne so žihadlom stále vytaseným najkratšou cestou k nálezu. Ak náhodou mravec v závese sa ho prestane dotýkať, mravec zastane a počká ho.

Avšak vývoj väčšiny mravcov šiel ďalej. Vodca skláňa zadoček k zemi a značkovaciu látku uvoľňuje namiesto do vzduchu na podložku, po ktorej beží. Voňavá stopa má dlhšie trvanie a môže ju sledovať viac jedincov. Najprv sú značky veľmi nestále, takže vodca je sledovaný len malým počtom mravcov. Neskôr sa trvanlivosť značiek predlžuje a mravce sledujúce značkovačov sa naučia jeho stopu obnovovať. Týmto spôsobom sa vyvinul fantasticky dokonalý systém chemickej komunikácie pomocou tzv. stopovacích feromónov.

Pozoruhodná je i úloha týchto stopovacích feromónov ako hromadného oznamovacieho prostriedku. Cestu ku každému novému zdroju najprv označí prieskumník, ktorý ho objavil. Po jeho stopách sa vydajú prvé robotnice a tie na spiatočnej ceste posilnia odparujúce sa značky prieskumníka svojimi značkami. To vyláka ďalšie a ďalšie pomocníčky, ktoré pri návrate pridávajú svoje značky, takže vôňa cesty ku zdroju exponenciálne rastie. To však trvá len tak dlho, kým nie je nájdená korisť mravcami plne obsadená. Ak prichádzajúce mravce už nemajú k zdroju potravy prístup, vracajú sa bez toho, aby spiatočnú cestu označkovali. Značkujú len tie robotnice, ktoré sa vracajú s plným žalúdkom. Stopa si tak udržuje intenzitu, ktorá odpovedá výdatnosti zdroja a prísun robotníc je automaticky regulovaný množstvom práce potrebnej na nálezisku potravy.

Ak by sme pozorovali mravca sledujúceho feromónovú stopu, všimli by sme si, že mravec nikdy nebeží priamo, ale skôr kľučkuje sem a tam, ako by sa odrážal od nejakých pomyselných mantinelov. Je to preto, lebo mravec nesleduje priamo voňavú tekutinu na zemi, ale beží v akomsi voňavom tuneli vytvorenom z feromónových výparov nad stopou. Jeho hranice vníma mravec široko roztiahnutými tykadlami. Ak by sme tomuto pobehajovi odstrihli jedno tykadlo, bude síce schopný ísť ďalej, ale bude sa držať len jednej strany feromónovej trate, a to na tej strane, kde má zdravé tykadlo. Na strane amputovaného tykadla mu o stope neprichádza žiadna informácia, a preto sa domnieva, že v tom smere tunel neustále opúšťa. Ešte viac by sme mravca zmiatli, ak by sme mu tykadlá skrížili a v tejto polohe zaistili kvapôčkou laku. Pokiaľ je mravec ešte schopný stopu sledovať, pripomína skôr človeka riadiaceho bicykel s prekríženými rukami ako pilného a cieľavedomého pútnika.