Onderzoek naar mieren die met z’n allen tegelijk over smalle paadjes lopen, moet uitwijzen waarom er bij deze bewegingen nooit files ontstaan. Dat kan ons leren hoe we verkeersstromen van zelfrijdende auto’s kunnen stroomlijnen.
Als mieren op zoek gaan naar voedsel dan krioelen ze heen en weer, van en naar het nest. Daarbij zijn ze als collectief zo goed op elkaar ingespeeld dat ze soepel langs elkaar bewegen, waardoor de stroom mieren nergens tot stilstand komt. Zelfs als ze met grote aantallen zijn en het ergens heel druk wordt, komt de mierenstroom nooit vast te staan.
Twee ingenieurs van de Universiteit van Trente in Italië hebben met hun neus bovenop deze insecten gezeten om te bestuderen hoe de mieren dat doen. Vervolgens keken ze hoe je die kennis kunt gebruiken om zelfrijdende auto’s op een nette, efficiënte manier over de snelweg te laten glijden. Hun resultaten verschenen in het wetenschappelijk vakblad Transportation Research Interdisciplinary Perspectives.
‘AI is een veredelde rekenmachine’
Met AI spoort Ann Dooms vervalste schilderijen op, maakt ze onleesbare teksten doorzoekbaar en brengt ze de kwaliteit van eicellen in kaart.
Collectief gedrag
Mieren zijn extreem goed in collectief gedrag. Wanneer ze samenwerken, lijkt een mierenkolonie op één groot organisme, in plaats van een verzameling van tienduizenden kleine beestjes. Uit meerdere onderzoeken is al gebleken hoe deze insecten hun eigen gedrag aanpassen om het doel van de kolonie te dienen.
‘Mieren zijn een van de weinige diersoorten die verkeersstromen in twee richtingen aankunnen, net als onze wegen, maar toch bewegen ze zich naadloos en zonder opstoppingen’, zegt transportingenieur Marco Guerrieri.
Dat lieten Duitse onderzoekers in 2008 bijvoorbeeld zien toen ze mieren over een speciaal geknutselde mierensnelweg met kruisingen lieten lopen tussen hun nest en een voedselbron. De insecten ontdekten al snel de kortste route en zorgden ervoor dat de wegen niet te druk werden door soortgenoten op de juiste momenten tegen te houden.
En in 2019 toonde een internationale onderzoeksgroep aan dat mierenkolonies die ze over steeds smallere bruggen lieten lopen dat veel efficiënter doen dan menselijk verkeer. De mierenstroom bleek zelfs bij een veel hogere bezetting nog steeds soepel door te stromen, terwijl ons verkeer al snel vertraagt als de drukte toeneemt.
Mieren pelotons
In dit nieuwe onderzoek bestudeerden Guerrieri en zijn collega een mierenkolonie (Ochetellus) in zijn natuurlijke omgeving, buiten in Italië. Ze filmden een stuk van 30 centimeter van een mierenpad waarover de mieren – die ongeveer 3 millimeter groot zijn – heen en weer liepen naar het nest. Daarbij volgden ze individuele mieren en keken ze naar het precieze pad dat ze aflegden, hun snelheid en de doorstroom en het aantal mieren per vierkante centimeter.
‘Mieren volgen feromoonsporen die worden gemarkeerd door een leider en ze bewegen zich in pelotons met wat ruimte ertussen, en zonder in te halen’, zegt Guerrieri. Door met een redelijk constante snelheid in pelotons te bewegen, zonder inhaalmanoeuvres, kunnen mieren zelfs op drukke plekken opstoppingen vermijden.
Zelfrijdende auto’s
Volgens Guerrieri kunnen we deze informatie gebruiken voor systemen voor zelfrijdende auto’s. ‘Net zoals insecten communiceren via feromonen, zouden op slimme wegen zelfrijdende auto’s geavanceerde communicatietechnologieën kunnen gebruiken om met elkaar en met de weginfrastructuur te communiceren. Zo kunnen ze pelotons vormen, die zich met hoge snelheid en korte tussenafstanden over parallelle rijstroken bewegen’, aldus Guerrieri. Dat zou de verkeersefficiëntie kunnen verbeteren en zorgen voor minder uitstoot.
Hoewel de niet-betrokken ingenieur Petros Ioannou van de Universiteit van Zuid-Californië het ‘goed en interessant’ onderzoek vindt, wijst hij er ook op dat er belangrijke verschillen zijn tussen mieren en verkeersstromen. ‘Hun dynamiek is redelijk traag en veiligheid is geen probleem’, zegt hij. ‘De natuur heeft ze de middelen gegeven om niet tegen elkaar aan te botsen en als ze dat wel doen, gebeurt er niets.’ Als twee auto’s botsen, zijn de gevolgen beduidend groter.
Dat erkennen de onderzoekers ook. In hun publicatie benoemen ze ook dat mieren een gemeenschappelijk doel hebben en samenwerken om te zorgen dat de groep dat doel bereikt – iets dat zelden het geval is bij autobestuurders.
Toch denkt ook Ioannou dat er iets te leren valt van mieren. ‘Ik denk dat dit soort onderzoek interessant is vanuit het oogpunt van sensoren [voor zelfrijdende auto’s]. Mieren zijn bijna blind en gebruiken andere detectiemechanismen om met elkaar in contact te staan.’
