浅析蚂蚁触角的功能在仿生学中的运用

徐孝天

摘要：二十一世纪，人们对于蚂蚁的研究越来越广和深。而蚂蚁作为世界上数量最多的昆虫之一，其可挖掘的新知识无穷无尽。现当代对于蚂蚁触角的功能和实际运用已有较为成熟的研究，本文将关于其触角功能在仿生学中的假想运用进行阐述。蚂蚁之间于同伴的分工合作与团结最让人振奋，而另一项它的触角功能，在仿生学中的实际与假想运用中给予人不同启发与灵感。

关键词：蚂蚁触角；功能；仿生学

前言

蚂蚁是世界上数量、种类最多的物种之一，它可以改良土地，帮助植物授粉，保护植物种子。但它也会破坏庄稼、生态环境，传播疾病，危害人类健康。地球上所有的生物都有自己的独特之处，发现它们的特点，并有效得利用这些的特点运用于仿生学中，使它们有用于世界。

一、蚂蚁触角的功能

1、感受气味

蚂蚁触角上的触角叶是蚂蚁的触角叶是蚂蚁脑内初级的嗅觉中心，通过触角神经与触角发生关联，再通过触角神经把气味反馈给更高级的神经中枢，从而指示蚂蚁做出反应。蚂蚁能通过它头上的触角，寻找食物。当在一定无人为干扰下，用肉，糖等食物引诱蚂蚁，蚂蚁会受各个气味的影响，蚂蚁通常会把糖类在原地食用，而肉类食物蚂蚁会把食物运回蚁巢。但蚂蚁的食性会随季节的改变而改变。通过触角感受气味是蚂蚁沟通交流的重要途径。

2、探路寻路

蚂蚁有眼睛，但在蚁巢这种光线弱黑暗地底交通错杂的环境下，眼睛就无任何作用，只能使用触角来探寻方向，感受不同蚂蚁留下的不同的信息素和气味来辨别方向。

3、运动功能

蚂蚁的运动功能受哪一个器官主要控制。选二十只同一蚁群的蚂蚁平均分十只放入两个透明单向通过外界的容器中，一组标记为A，一组标记为B。A组剥去其触角，B组保持原样不变。一段时间后，B组中的蚂蚁已经完全爬出，而A组中的两只蚂蚁爬出，有一只蚂蚁没有移动，三只蚂蚁中心不稳多次倒下，另三只蚂蚁在容器个地方。试验证明触角对蚂蚁的运动功能有着控制作用，对蚂蚁的空间位置，使身体协调运作。

4、接受声音

蚂蚁使用触角来当耳朵，来收取同伴和外界的信息，来躲避来临的危险。

二、仿生学的定义

仿生学（Bionics）是生命科学与机械、材料和信息等工程技术学科相结合的交叉学科，具有鲜明的创新性和应用性。仿生学的目的是研究和模拟生物体的结构、功能、行为及其调控机制，为工程技术提供新的设计理念、工作原理和系统构成。在 上百万年演变过程中，人类学习和利用自然，增强生产效率。仿生学随着时代的前进蓬勃发展。仿生学领域的重大发明在一定程度上推动了人类文明的进程。1960 年美国人斯蒂尔根据拉丁文构成 Bionics 一词，同年召开了全美第一届仿生学讨论会。这标志着现代仿生学的开始。

三、蚂蚁触角功能在仿生学中的实际运用

（1）蚁群算法

蚂蚁凭借着触角去找寻伙伴在已知路线上释放“信息素”，同蚁巢中的蚂蚁对这种“信息素”异常敏感，蚂蚁往返“信息素”浓度较高路径的次数较多，而每只路过的蚂蚁都会在路上留下“信息素”，这就形成一种类似正反馈的机制，一段时间后，会发现蚁群都会顺着这条最短路径抵达食物所在地。这种算法用来实际解决和优化路线问题。近几年来，该算法解决了许多网络路由中的问题，社会上学者越来越关注它，并提出了一些新的基于蚂蚁算法的路由算法。

四、于蚂蚁触角运用的假想

（1）考古探头

利用蚂蚁触角能引导蚂蚁在黑暗封闭的环境中进行移动的特点制作一个考古探头。为了防止探头对原有环境及原有文物的影响，探头不能发光，且制造探头的材料不会对环境产生影响。探头的设计方面，应对复杂的考古环境，探头可实现多节，且节点的间距可以非常小。探头的长度可有预测长度而定。探头的制作材料由事先预测考古环境中所含的元素而定，选定一种不会与这些元素发生的一种可塑性元素。探头内部是一些数据线，传输信息和发出指令。探头可伸缩，便于携带。探头顶端有一个摄像头，具有夜视功能且能够发射红外线扫描整个区域。探头上有许多小孔来辨别气味和接受声音。

（2）触角传感器

触角传感器是运用于安全防护这一方面。运用在安全解锁方面。触角传感器是一种全方位检查并防护的一种装置。它可以通过人的指纹、气味、眼球对人进行识别，由而对人的财产或文件进行保护。触角传感器由指纹传感器、气味传感器和扫描眼球传感器组成。重点在于气味传感器。人体也是会有气味的。不同的人会有不同的气味。可以观察身边的人发现他们的味道是不同的。气味传感器会收入你身体上的气味，把气味在转化为数据记入数据库，气味传感器由嗅觉传感器处理气味。在需要分析气味时，气味通过气味敏感系统分析处理，气味敏感系统由多元数据组成。

结语

通过对蚂蚁触角功能的研究，会发现蚂蚁触角可以感知气味、探路寻路、维持身体运作、接受声音，而这些特点运用到仿生学中，假想应用于考古、安保等行业之中。

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