火蚁的群体行为教会我们关于机械工程的知识 - 彭博社

乔治亚理工学院当新闻传播南卡罗来纳州在十月的历史性洪水后被“扭动的火蚁垫”侵扰时，互联网沸腾了。事实证明，这些活生生的筏子不仅仅是一个病毒现象。

工程师、生物学家和物理学家多年来一直在研究火蚁的集体行为。与其他物种不同，这些蚂蚁在洪水期间建造筏子，以便漂浮数天——还可以 构建桥梁、梯子和墙壁——通过将它们的身体连接在一起。希望有一天人们可以从蚂蚁身上学习，开发出能够更好地应对自然的建筑材料，甚至可能自我修复。

彭博社城市实验室房地产开发商纳夫塔利在迈阿密海滩寻找交易，推动佛罗里达州的发展美国的驾驶和拥堵率比以往任何时候都高海牙成为全球首个禁止石油和航空广告的城市一种经济实惠的游牧家居设计在适应城市生活方面面临挑战这仍然是遥远的未来，乔治亚理工学院的机械工程师大卫·胡说，他研究火蚁近十年。但他的 最新研究关于蚂蚁群体的机械特性，上周在 自然材料上发表，使世界更接近实现这一切。

胡和他的同事们对一群蚂蚁施加了不同的压力，发现它们可以像固体和液体一样集体反应。当研究人员将一筏蚂蚁推入水下时，它们会弹回并恢复到原来的形状，就像固体一样。而当研究人员将一枚硬币扔进蚂蚁墙时，这些小生物会解开它们的身体让硬币通过，然后再重新连接以填补硬币后面的空隙，类似于液体。

为了测量蚂蚁在压力下的流动，团队将一团团蚂蚁夹在两个 流变仪 的板之间——一种用于测量液体粘度的设备——并以不同的速度轻轻摇动上面的板。在更高的速度下，意味着更大的压力，蚂蚁表现得更像液体。在某种程度上，蚂蚁就像番茄酱，摇动瓶子越用力，它就越稀，流动得越容易。

一群火蚂蚁的行为像活跃或生物材料，这种材料是强韧的，因为它能对环境做出反应。乔治亚理工学院的物理学家阿尔贝托·费尔南德斯-尼维斯表示，目前，活跃材料仅存在于微观层面。想想皮肤细胞在割伤后自我愈合，或水分子根据温度加速或减速。

工程师们正在努力找出如何模仿这种行为，以便有一天开发出自我修复材料。“这是一个活跃的研究问题，他们已经研究了20年，”胡说。“在美国，我们的基础设施老化问题很严重，我们建造的一切在一定年限后都必须修复：管道、建筑物、桥梁——任何需要承载大负荷的东西。”

基本想法是建立“一个可以倾倒的东西桶，这些东西将制造出任意大的机器人，”胡说。在这之前，仍然有很多问题需要回答。胡和他的同事们正在试图理解每只蚂蚁在群体中的行为，以及对氧气和沟通的需求如何影响群体行为。“当你制造小机器人时，它们也需要能量和相互沟通的方式，”他说。

“问题是，具有自身能量并能移动的材料，对于它们来说，完全是一套不同的规则，”胡补充道。“没有人知道如何描述它们或预测它们的行为。这有点像物理学的新分支。”