|
 Baik itu melalui internet, Facebook, atau penyebaran penyakit, interaksi jaringan mempengaruhi hampir setiap bagian dari kehidupan kita. Para ilmuwan sebelumnya mengasumsikan bahwa interaksi jaringan tanpa kontrol pusat, yang dikenal sebagai jaringan mandiri, memiliki sifat universal yang membuat mereka efisien dalam menyebarkan informasi. Hanya memikirkan selentingan lokal: Biarkan slip sesuatu, dan sepertinya tidak ada waktu sama sekali sebelum hampir semua orang tahu.
Dengan mengamati interaksi dalam koloni semut, peneliti Universitas Arizona Anna Dornhaus dan kandidat doktor Benjamin Blonder telah menemukan bukti baru yang menantang asumsi bahwa semua jaringan interaksi yang memiliki sifat yang sama yang memaksimalkan efisiensi mereka. National Science Foundation yang didanai penelitian diumumkan dalam Public Library of Science pada 20 Mei.
"Banyak orang yang telah mempelajari interaksi jaringan di masa lalu mendapati mereka (koloni semut) sangat efisien sebagai media transfer sumber daya yang," kata Blonder. "Paradigma yang dominan adalah bahwa sebagian besar jaringan self-organized cenderung memiliki struktur universal dan bahwa orang harus mencari struktur ini dan membuat prediksi berdasarkan struktur ini tantangan Penelitian kami itu dan menunjukkan bahwa ada jaringan interaksi beberapa yang tidak. ada properti ini masih belum jelas fungsional. "
Ada sejumlah besar sistem yang terdiri dari komponen berinteraksi, dan kami benar-benar tidak memiliki rasa yang baik tentang bagaimana sistem ini terorganisir," kata Blonder. "Pikirkan kota dengan banyak orang atau internet dengan banyak komputer. Anda memiliki semua bagian melakukan hal ini mereka sendiri dan entah bagaimana mencapai beberapa fungsi yang lebih besar."
Para peneliti memilih untuk menggunakan koloni semut sebagai model untuk jaringan mandiri karena mereka terdiri dari komponen banyak individu - semut - tanpa organisasi pusat jelas dan belum dapat berfungsi sebagai koloni.
"Kami pikir tidak ada semut individu memiliki rasa tujuan," kata Blonder. "Itu tidak keluar satu hari dan berkata:" Aku akan pindah kerikil ini untuk kebaikan masyarakat. " Memiliki program perilaku di mana jika melihat kerikil, maka kemungkinan untuk memindahkannya. Alasan yang memberikan kontribusi untuk kebaikan koloni merupakan argumen evolusi di mana perilaku semut 'yang berbentuk di ribuan atau jutaan generasi. "
Dornhaus dan Blonder mempelajari koloni rugatulus Temnothorax, spesies semut yang umum di selatan Arizona.
"Semut suka tinggal di celah-celah batu kecil seperti di bawah batu atau dalam hitungan di batu itu," kata Blonder. "Caranya adalah meyakinkan mereka untuk pergi dari rumah yang bagus kecil mereka di Gunung Lemmon ke laboratorium."
Yang menimbulkan pertanyaan menarik: Bagaimana kita mengumpulkan sebuah koloni semut?
"Memang tidak mudah," kata Blonder. "Anda mendapatkan aspirator, yang merupakan tabung dengan mesh halus di akhir sehingga anda tidak menghirup semut, dan Anda meletakkan tabung bawah dalam koloni dan Anda mengisap Dan semut datang. Dan Anda meniup mereka keluar ke wadah untuk mengangkut mereka ke laboratorium. "
"Tentu saja, setelah Anda flip batu di atas, semut marah. Anda harus mendapatkan mereka sebelum mereka semua melarikan diri di suatu tempat Dan Anda juga harus mendapatkan ratu karena tanpa ratu koloni akan mati.."
Ratu, ultimatum ibu antara semut, adalah satu-satunya anggota dari koloni yang mereproduksi. Tanpa dia, tidak akan ada pekerja baru dan koloni semut akan mati.
"Ada bukti bahwa ratu mengeluarkan bahan kimia yang membuat para pekerja lainnya mengakui bahwa dia adalah ratu," kata Blonder. "Tapi tidak ada bukti yang banyak untuk ratu berkomunikasi dengan para pekerja dengan cara-cara di luar itu."
Kembali di laboratorium, semut ditempatkan di sarang buatan. "Yang menyenangkan tentang spesies ini adalah bahwa karena mereka ingin tinggal di celah-celah batu, mereka juga benar-benar bahagia untuk hidup di antara slide kaca. Yang harus kita lakukan adalah mengambil dua slide kaca besar, menaruh spacer kardus di antara mereka dan semut gembira masuk ke ruang yang tipis sangat bagus dan hidup mereka dalam sarang buatan, "kata Blonder.
Memiliki aman dan dipindahkan beberapa koloni semut, para peneliti ditangani Tantangan kedua mereka: Bagaimana mengetahui dua semut terpisah.
"Untuk memahami sebuah jaringan interaksi, Anda perlu tahu siapa semua individu," kata Blonder. "Anda harus bisa mengatakan setiap dua individu terpisah. Kami melaksanakannya dengan setiap lukisan semut dengan kode warna yang unik."
Para peneliti memfilmkan semut dengan video high-definition dan tercatat sekitar 9.000 interaksi antara 300 sampai 400 semut individu. "Kami mengawasi setiap video tunggal berulang kali untuk memastikan kami tidak melewatkan interaksi dan diidentifikasi dengan benar setiap semut," kata Blonder.
Dornhaus dan Blonder mencatat setiap interaksi yang melibatkan satu semut menyentuh lain. "Kami tidak menggunakan interaksi visual dalam penelitian ini, dan itu memberi kami beberapa kemampuan untuk standarisasi," kata Blonder. "Mungkin ada banyak interaksi visual lebih berarti dari interaksi sentuh berarti karena sentuhan pasti menyampaikan beberapa data kimia tentang semut lain."
Sedangkan semut memiliki visi yang terbatas, itu berpikir bahwa sebagian besar dari masukan sensorik mereka datang melalui sentuhan chemosensory langsung.
Semut antennate, atau menyentuh satu sama lain dengan antena mereka, karena berbagai alasan seperti untuk mendapatkan seekor semut lain untuk keluar dari jalan, untuk mendorong individu yang sangat malas ke tindakan atau untuk meminta makanan. "Tidak semua semut keluar dan hijauan untuk makanan," kata Blonder. "Seringkali semut yang hijauan akan memiliki apa pun yang mereka temukan di usus mereka dan makanan yang ditransfer dari perut satu semut melalui kontak mulut ke mulut ke semut lain. Ini disebut trophallaxis."
Berlawanan dengan prediksi bahwa jaringan semut akan menyebarkan informasi secara efisien dalam cara yang sama seperti jaringan mandiri lainnya, para peneliti menemukan bahwa semut benar-benar tidak efisien pada penyebaran informasi.
Penemuan ini menantang gagasan enam derajat pemisahan, gagasan bahwa semua individu dalam sebuah jaringan berkaitan dengan enam orang lain. Sebagai contoh, saya kenal seseorang yang tahu seseorang yang tahu seseorang dan sebagainya, dan oleh orang keenam atau kurang saya terhubung ke setiap orang di dunia.
Hal ini akan merupakan suatu jaringan yang sangat efisien, di mana ia hanya membutuhkan waktu enam interaksi untuk informasi menyebar ke semua komponen. jaringan interaksi Ant fungsi tampaknya cukup berbeda, menunjukkan bahwa jaringan lain juga mungkin tidak efisien seperti yang diduga sebelumnya.
"Kau bisa datang dengan harapan sederhana kedua tentang bagaimana semut bisa bersikap," kata Blonder. "Mereka bisa saja hanya berjalan sekitar benar-benar secara acak menabrak satu sama lain Kami. Mampu menunjukkan bahwa semut nyata secara konsisten memiliki tingkat arus informasi yang lebih rendah daripada harapan itu. Bukan saja mereka tidak efisien, mereka juga lebih lambat dari Mereka secara acak. sebenarnya menghindari satu sama lain. "
"Jadi ini menimbulkan pertanyaan besar: Jika Anda memiliki koloni semut yang mungkin sangat baik bertahan hidup dan bertahan, dan ada banyak alasan yang baik untuk berpikir itu optimal untuk mendapatkan pesan dari satu bagian yang lain, kenapa mereka tidak 't melakukannya? "
Satu penjelasan yang mungkin adalah sebuah konsep sebagian besar dari kita sudah terbiasa dengan: "Jika Anda menghabiskan waktu terlalu banyak berinteraksi, maka Anda tidak benar-benar mendapatkan apa-apa dilakukan," kata Blonder.
Kemungkinan lain adalah bahwa semut individu bertanggung jawab hanya untuk wilayah mereka dan hanya perlu berkomunikasi dengan semut lain di kawasan itu.
Penelitian ini juga menggambarkan pentingnya mengetahui ketika interaksi terjadi. Jika dua orang berinteraksi dan kemudian salah satu dari mereka berinteraksi dengan informasi, ketiga kemudian dari interaksi pertama bisa diteruskan kepada individu ketiga, tetapi individu ketiga tidak dapat menyampaikan informasi kembali ke pertama. "Itulah pemesanan perspektif peristiwa yang membawa kita untuk belajar ini dan kami berharap akan menangkap dengan studi jaringan lain Kami berpikir. Ini adalah kesempatan nyata," kata Blonder.
"Dalam beberapa konteks itu jelas lebih baik tidak untuk menyebarkan informasi dengan cepat dan kemudian pertanyaannya menjadi pemahaman dalam konteks apa itu baik untuk menjadi efisien dan dalam konteks apa itu tidak baik untuk menjadi efisien."
Memahami bagaimana interaksi jaringan fungsi bisa memiliki aplikasi dari memungkinkan kita untuk membangun jaringan mandiri diarahkan untuk melakukan fungsi tertentu, seperti pesawat tak berawak untuk mengeksplorasi planet lain, untuk mencegah penyebaran penyakit.
"Banyak dari semut sudah di planet ini selama jutaan tahun, jadi jelas mereka melakukan sesuatu yang benar," kata Blonder. "Mungkin kita bisa belajar dari itu."
Kandidat Doktor Tuan Cao dan mahasiswa sarjana Milan Curry, Han Jing, Kayla Lauger dan Daniel Wolf dibantu dengan penelitian ini.
Cerita Sumber: Cerita di atas dicetak (dengan adaptasi editorial oleh staf harian Ilmu Pengetahuan) dari bahan-bahan yang disediakan oleh Universitas Arizona . Artikel asli ditulis oleh Shelley Littin.
Referensi jurnal:
- Benjamin Blonder, Anna Dornhaus. Time-Ordered Networks Reveal Limitations to Information Flow in Ant Colonies. PLoS ONE, 2011; 6 (5): e20298 DOI: 10.1371/journal.pone.0020298
|
Para ilmuwan di Karlsruhe Institute of Technology (KIT) telah berhasil melakukan pengkodean data dengan kecepatan 26 terabit per detik pada sinar laser tunggal, transmisi data lebih dari jarak 50 kilometer, dan decoding informasi berhasil. 
Digunakan dalam berbagai produk dari kartu kredit kepada televisi satelit, chip aman dirancang untuk menjaga data dikodekan aman.