Tại sao kiến rất đông, nhưng cả tổ của chúng không bao giờ bị tắc đường, còn con người thì hơi tí là kẹt mặc dù số lượng ít hơn kiến?

Nếu bạn đã từng quan sát một đàn kiến ​​di chuyển, bạn sẽ thấy chúng không bao giờ bị kẹt xe. Kiến là bậc thầy trong việc tổ chức luồng giao thông tập thể.

Một nghiên cứu mới trên tạp chí eLife cho thấy kiến ​​có thể duy trì lưu lượng giao thông thông suốt trên cầu, ngay cả khi cầu đạt tới 80% công suất. Để so sánh, một cây cầu do con người tạo ra đạt tới 40% công suất sẽ làm chậm lưu lượng giao thông.

Bí quyết của loài kiến ​​là gì? Chúng chỉ đơn giản là đặt lợi ích của đàn lên hàng đầu. Kiến thường hy sinh một số lợi ích cá nhân của mình khi tham gia giao thông, nhưng điều này khiến toàn bộ hệ thống hoạt động hiệu quả hơn.

Ngược lại, con người luôn có sự xung đột cố hữu giữa lợi ích cá nhân và lợi ích tập thể. Đó là nguyên nhân chính gây ra tình trạng kẹt xe và tăng tổng thời gian di chuyển của toàn xã hội, ngay cả khi chúng ta đã triển khai nhiều giải pháp có vẻ hiệu quả, như mở rộng đường.

Tại sao có nhiều kiến ​​đến vậy nhưng tổ của chúng không bao giờ bị kẹt xe?

Giao thông trong thế giới loài kiến

Kiến là một ví dụ điển hình về hành vi tập thể. Nếu bạn quan sát một vài con kiến ​​ở xa nhau, chúng sẽ hành động như những con kiến ​​riêng lẻ. Nhưng nếu đưa chúng lại đủ gần, với số lượng đủ lớn, chúng sẽ hành động như một đơn vị duy nhất, có kỷ luật và linh hoạt.

Trong thập kỷ qua, đã có một số nghiên cứu đề cập đến hành vi tập thể của loài côn trùng hấp dẫn này.

Ví dụ, vào năm 2008, các nhà khoa học Đức đã xây dựng một hệ thống đường cao tốc thu nhỏ cho kiến ​​trong phòng thí nghiệm. Hệ thống này bao gồm các giao lộ, ngã ba và ngã tư đường ngăn cách kiến ​​với nguồn thức ăn của chúng. Sau đó, họ theo dõi cách kiến ​​tìm ra con đường ngắn nhất để đến đó.

Nếu bạn là con người, bạn sẽ nghĩ rằng tắc đường chắc chắn sẽ xảy ra ở các ngã tư, đúng không? Nhưng đối với loài kiến, điều này không đúng. Thay vào đó, bất cứ khi nào một tuyến đường bắt đầu tắc nghẽn, những con kiến ​​quay trở lại tổ sẽ chặn những con kiến ​​đi theo hướng ngược lại, buộc chúng phải tìm một tuyến đường thay thế.

Năm ngoái, phòng thí nghiệm của nhà vật lý Daniel Goldman tại Viện Công nghệ Georgia cũng đã nghiên cứu cách kiến ​​lửa tối ưu hóa đường hầm của chúng. Những đường hầm này rất hẹp đến mức chỉ có hai con kiến ​​có thể đi qua, nhưng tình trạng tắc nghẽn hiếm khi xảy ra.

Bởi vì khi những con kiến ​​gặp phải một đường hầm có những con kiến ​​khác đang hoạt động, chúng sẽ ngay lập tức rút lui để tìm một đường hầm khác.

Loài kiến ​​thường biết hy sinh lợi ích cá nhân để đặt lợi ích của cả tổ lên hàng đầu.

Trong một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí eLife, các nhà khoa học tại Trung tâm Nghiên cứu Nhận thức Động vật thuộc Đại học Toulouse và Đại học Arizona đã thiết kế một thí nghiệm với loài kiến ​​Argentina (Linepithema humile).

Họ nuôi những đàn kiến ​​có kích thước khác nhau, đàn nhỏ nhất là 400 con và đàn lớn nhất là 25.600 con. Để quan sát hành vi di chuyển của đàn kiến, các nhà khoa học đã tạo ra một con đường duy nhất từ ​​tổ của chúng đến nguồn thức ăn.

Đây là một cây cầu có thể thay đổi chiều rộng từ 5 mm, 10 mm đến 20 mm. Kích thước của quần thể kiến ​​và chiều rộng của cây cầu sẽ cho phép các nhà khoa học kiểm soát mật độ giao thông đi qua nó.

Tổng cộng 170 thí nghiệm đã được tiến hành để quan sát luồng giao thông (số lượng kiến ​​trên một đơn vị diện tích trên một đơn vị thời gian), tốc độ di chuyển của kiến ​​và số lần chúng va chạm với nhau.

Kết quả là, các nhà khoa học phát hiện ra rằng lưu lượng giao thông vẫn tốt và ổn định, ngay cả khi các cây cầu đạt tới 80% công suất. Để so sánh, đối với người đi bộ hoặc người lái xe, lưu lượng giao thông bắt đầu chậm lại khi công suất vượt quá 40%.

Vậy bí mật của loài kiến ​​là gì? Khi giao thông trở nên dày đặc hơn, chúng sẽ tự điều chỉnh, thích nghi với “quy tắc” khi cần thiết.

Kiến có thể giữ cho giao thông trên cầu ổn định, ngay cả khi cầu đạt tới 80% công suất.

Các tác giả viết:

“Khi mật độ đường sá tăng lên, kiến ​​dường như có thể đánh giá được tình trạng tắc nghẽn cục bộ xung quanh chúng và điều chỉnh tốc độ cho phù hợp, tránh gây gián đoạn luồng giao thông.

Hơn nữa, những con kiến ​​còn ngăn không cho chúng đi vào con đường đông đúc, đảm bảo rằng chúng không bao giờ vượt quá sức chứa của cây cầu. [lưu lượng tối đa mà chiều rộng cây cầu cho phép]”.

Xung đột lợi ích cá nhân và lợi ích tập thể

Cũng cần phải nói rằng kiến ​​không bao giờ gặp phải những vấn đề giao thông giống như con người, chẳng hạn như đèn đỏ bật sáng nhưng không có xe nào ở cả hai bên ngã tư.

Nhưng đó không phải là lý do chính khiến hệ thống giao thông của loài kiến ​​chạy trơn tru hơn nhiều so với loài người. “Tắc đường xảy ra ở khắp mọi nơi trong xã hội loài người, nơi mà các cá nhân chỉ đơn giản là theo đuổi mục tiêu của riêng mình”, các tác giả lập luận.

Có một xung đột lợi ích cố hữu giữa lợi ích của cá nhân chúng ta và lợi ích của toàn xã hội.

“Ngược lại, loài kiến ​​có một mục tiêu chung: sự sống còn của toàn bộ đàn, vì vậy chúng tự nhiên hợp tác để tối ưu hóa lượng thức ăn chúng mang về”, các nhà khoa học viết. Chúng càng điều tiết giao thông hiệu quả trên toàn bộ tuyến đường của mình thì chúng càng có thể mang nhiều thức ăn về tổ.

Hai biểu đồ so sánh lưu lượng giao thông, tốc độ di chuyển và số lần va chạm giữa kiến ​​(màu xanh) và người (màu đỏ) khi mật độ giao thông tăng lên.

Năm 2008, một nghiên cứu đã phát hiện ra rằng xung đột lợi ích giữa cá nhân và toàn xã hội đã làm tăng thời gian di chuyển trung bình của chúng ta lên 30%. Đó là một lý do tại sao việc mở rộng đường cao tốc không làm giảm tình trạng tắc nghẽn giao thông trong xã hội loài người.

Nếu chúng ta học hỏi từ loài kiến, một giải pháp hiệu quả sẽ là chặn một số đường phố khi cần thiết, để ngăn không cho nhiều phương tiện giao thông đổ vào một con đường quá tải. Giống như loài kiến, điều này sẽ đảm bảo rằng không có con đường nào vượt quá khả năng của nó. Khi một số con đường bị chặn, người lái xe sẽ phải tự tìm một tuyến đường tối ưu hơn, giống như loài kiến.

Trên thực tế, loài kiến ​​có rất nhiều điều để chúng ta ngưỡng mộ và học hỏi. Một đàn kiến ​​là một hệ thống các cá thể tương tác rất hiệu quả với nhau, nơi các nhà nghiên cứu có thể tìm thấy điểm tương đồng trong lý thuyết sinh học phân tử, vật lý thống kê, viễn thông và nhiều lĩnh vực khác.

Về bí quyết vận chuyển hiệu quả của loài kiến, các nhà khoa học cho biết chúng ta có thể học hỏi từ nguyên tắc hợp tác của chúng, kiến ​​thức mà một ngày nào đó có thể cho phép chúng ta xây dựng hệ thống giao thông công cộng và xe tự lái hiệu quả hơn cho toàn xã hội.

Tham khảo Arstechnica