Wat sociale insecten ons kunnen leren over veerkrachtige infrastructuur

Ongevallen, natuurrampen en willekeurige of gerichte aanvallen kunnen de menselijke infrastructuur verlammen. Onze transportnetwerken, toeleveringsketens en communicatienetwerken worden steeds groter en worden steeds complexer naarmate onze populaties groeien.

Hoe beschermen we die netwerken tegen kwetsbaar worden en falen? Sociale insecten kunnen enige inspiratie bieden.

Sociale insecten, zoals mieren, bijen en wespen, leven op een gemeenschappelijke nestplaats. Ze:

  • samenwerken om nestgenoten op te voeden;

  • één (of enkele) "koninginnen" hebben;

  • hebben vruchtbare vrouwtjes (de koninginnen) die alle nestgenoten produceren; en

    innerlijk abonneren grafisch

  • hebben overlappende generaties, met jonge en oude individuen die samen leven.

Elk individu binnen een nest gedraagt ​​zich een beetje als een neuron in een brein. Ze reageren op en reageren op het gedrag van de naaste buren die in het nest wonen. Dit sociale gedrag kan leiden tot indrukwekkende prestaties, zoals termieten die grote terpen bouwen of mieren die samenwerken om bruggen of vlotten te vormen.

Het biedt het nest ook een zekere mate van veerkracht bij verstoringen. Door samen te werken, kan een kleine storing worden verholpen voordat deze een grote storing wordt. Dit wordt collectief gedrag genoemd. Het wordt over vele soorten gezien, inclusief insecten, vissen, vogels en mensen.

We kunnen nu al parallellen trekken tussen menselijke en sociale insectenverenigingen. Maar de voortdurende studie van collectief gedrag heeft implicaties voor wiskunde, natuurkunde en robotica. Het kan ons helpen betere, veerkrachtigere infrastructuur te ontwerpen.

Bijdragende factoren

Twee factoren die leiden tot sociale insectenbestendigheid zijn gedecentraliseerde controle, en overtolligheid en taakomschakelend gedrag.

In insectengemeenschappen is er geen leider en geen blauwdruk. Deze gedecentraliseerde controle betekent dat elk individu in wezen vervangbaar is, waardoor kolonies bestand zijn tegen het verlies van individuen.

Ook kan schade aan het systeem - de kolonie - worden aangepakt als het gebeurt, zonder de noodzaak van tijdrovende communicatie met managers. Menselijke systemen worden meer en meer gedecentraliseerd, vaak via afhankelijkheid van internet, maar zelfs onze internetdiensten worden meer gecentraliseerd.

Denk aan het gestroomlijnde karakter van Google. Het biedt niet alleen een zoekmachine, maar ook een e-maildienst, een kalender en Google-documenten - naast andere diensten. Het is veel gemakkelijker en handiger om ons online leven te beheren via een enkele gecentraliseerde service. Als een aspect van Google echter wordt beschadigd door een online aanval, kunnen de trapsgewijze fouten in het systeem de toegang tot veel van die services verlammen.

Ondanks de uitdrukking als "bezet als een bij", onderhouden veel sociale insektenkolonies eigenlijk een groot aantal schijnbaar "luie" individuen die niet werken. Deze personen, bekend als overtollige personen of inactieve werknemers, fungeren als een vangnet waarmee een nest snel kan reageren op een verstoring - zoals een verlies van werknemers of een aanval van een roofdier.

Insecten kunnen ook van taak wisselen als reactie op een verstoring. In een nest kunnen mensen een baan hebben waarin ze gespecialiseerd zijn. Dit zorgt voor meer efficiëntie in het nest. Maar tijdens een verstoring kunnen mensen van baan wisselen om de kloof te overbruggen.

Dit is vergelijkbaar met onze vrijwillige hulpdiensten, zoals de State Emergency Service (SES). Mensen die vrijwilligerswerk doen met de SES werken meestal op andere gebieden. Maar wanneer een noodsituatie toeslaat, kunnen ze reageren en het probleem oplossen.

Misschien dat een bredere vaardigheidstraining mensen in staat zou stellen om te assisteren bij sommige verstoringen van onze infrastructuur.

Hoe kon dit lessen houden voor mensen?

Door het collectieve gedrag van sociale insecten te bestuderen, en de manieren waarop ze veerkrachtig kunnen blijven tegen verstoringen, kunnen we op deze lessen voortbouwen om de ontwikkeling van onze infrastructuur te inspireren en te beschermen tegen grootschalige mislukkingen.

Sociale insecten hebben verschillende oplossingen ontwikkeld voor verschillende verstoringen gedurende millennia. Proberen te experimenteren op menselijke netwerken is vaak onmogelijk en onethisch, maar we kunnen direct experimenteren met sociale insecten.

Dit wil niet zeggen dat sociale insektenstelsels proxies zijn voor menselijke systemen, maar door het vergelijken van talloze sociale insektenstelsels, door het bestuderen van menselijke casestudies (meestal uit de resultaten gevonden na een natuurramp) en door het ontwikkelen van simulaties, kunnen we beginnen de algemene kenmerken die bijdragen aan veerkracht in verschillende schalen en soorten storingen.

Dit gaat ook in beide richtingen. Door ideeën, hulpmiddelen en concepten van veerkracht te lenen in andere disciplines, zoals natuurkunde, economie en techniek, kunnen we een beter begrip krijgen van de mechanismen achter sociale insectenbestendigheid.

Samen kan dit leiden tot een beter begrip van veerkracht die kan worden toegepast op het ontwerp van betere menselijke infrastructuur.

Over de auteur

The ConversationMiddleton ElizaEliza Middleton, postdoctoraal medewerker in entomologie en Integrated Pest Management, University of Sydney. Ze is breed geïnteresseerd in gedragsecologie en heeft een specifieke nadruk gelegd op collectief gedrag, communicatie en veerkracht van de infrastructuur.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees de originele artikel.

Verwante Boeken

at InnerSelf Market en Amazon