Những sinh vật nhỏ bé này thể hiện các kiểu di chuyển phức tạp, thậm chí với số lượng lớn có thể là chìa khóa để các nhà khoa học giải quyết một trong những thách thức lớn nhất của giao thông đô thị.
Xem xét cách đi lại của kiến
Giáo sư Marco Guerrieri và Nicola Pugno - Đại học Trento (Italy) đã chú ý tới loài kiến và nghiên cứu chiến lược di chuyển để hiểu cách chúng duy trì luồng giao thông thông suốt. Nghiên cứu khám phá cách loài côn trùng này tránh được tình trạng ùn tắc mặc dù chúng có số lượng lớn và không gian hạn chế.
Giáo sư Guerrieri giải thích, kiến là một trong số ít loài có thể xử lý luồng giao thông 2 chiều, giống như đường sá của chúng ta, nhưng chúng di chuyển liền mạch mà không bị tắc nghẽn. Quan sát này đặt ra một câu hỏi quan trọng: Chúng ta có thể áp dụng những nguyên tắc tương tự vào phương tiện di chuyển của con người không?
Để trả lời câu hỏi trên, các nhà nghiên cứu đã phân tích chuyển động của loài kiến dọc theo một đường mòn dài 30 cm - tương đương với 100 lần chiều dài cơ thể của mỗi con kiến.
Bằng cách sử dụng cảnh quay video và thuật toán, họ có thể theo dõi chuyển động riêng lẻ của từng con kiến và lập bản đồ quỹ đạo, tốc độ, luồng di chuyển và mật độ của chúng. Những phát hiện này đã tiết lộ một hệ thống có tổ chức cao trong đó loài kiến tuân theo các quy tắc cụ thể để tối ưu hóa hiệu quả giao thông.
Một trong những quan sát đáng chú ý nhất là loài kiến đi theo những vệt pheromone (một chất do động vật tạo ra để thay đổi hành vi của động vật khác cùng loài) do kiến đầu đàn đánh dấu. Chúng di chuyển theo từng nhóm dày đặc, duy trì khoảng cách nhỏ và tránh hành vi vượt mặt.
Chiến lược đơn giản nhưng hiệu quả này cho phép loài kiến duy trì luồng di chuyển ổn định mà không bị gián đoạn. Không giống như con người vốn thường xuyên đổi làn đường, vượt xe khác và phản ứng không thể đoán trước, kiến thể hiện hình thức di chuyển hợp tác giúp giảm thiểu sự chậm trễ và ngăn ngừa tắc nghẽn.
Nếu hệ thống như vậy có thể được áp dụng cho giao thông đô thị, nó có thể cải thiện đáng kể hiệu quả của mạng lưới giao thông.
Hệ thống giao thông kiểu kiến
Việc sử dụng ngày càng nhiều Xe kết nối và tự hành (CAV) mang đến cơ hội để suy nghĩ lại về cách chúng ta quản lý mạng lưới đường bộ. Giáo sư Guerrieri cho rằng, trong tương lai, hệ thống giao thông có thể lấy cảm hứng từ hành vi của loài kiến.
Bằng cách tích hợp các hệ thống truyền thông tiên tiến, CAV có thể trao đổi dữ liệu thời gian thực với nhau và với cơ sở hạ tầng đường bộ thông minh. Điều này sẽ cho phép chúng tạo thành các đội phối hợp - giống như loài kiến - di chuyển tốc độ cao với khoảng cách tối thiểu giữa các phương tiện.
Những đội xe này có thể di chuyển hiệu quả qua các làn đường song song, giúp giảm đáng kể tình trạng tắc nghẽn giao thông và tăng năng lực đường bộ. Hiệu quả giao thông được cải thiện sẽ dẫn đến việc di chuyển mượt mà hơn, giúp giảm sự chậm trễ và thời gian di chuyển.
An toàn giao thông được nâng cao vì các phương tiện tự hành di chuyển theo đội xe có tổ chức sẽ giảm khả năng va chạm do thay đổi làn đường đột ngột và hành vi lái xe thất thường. Lưu lượng giao thông ổn định, không bị gián đoạn cũng sẽ dẫn đến mức tiêu thụ nhiên liệu và khí thải thấp hơn, góp phần tạo nên môi trường đô thị bền vững hơn.
Khái niệm về khả năng di chuyển lấy cảm hứng từ loài kiến phù hợp với xu hướng rộng hơn trong các thành phố thông minh và hệ thống giao thông thông minh. Khi các khu vực đô thị tiếp tục mở rộng, việc áp dụng các chiến lược lấy cảm hứng từ thiên nhiên có thể là chìa khóa để giải quyết các thách thức giao thông lâu dài.
Tương lai của di chuyển liền mạch
Thiên nhiên luôn là nguồn cảm hứng cho sự đổi mới của con người. Từ chuyến bay của loài chim liên quan đến khí động học đến các gò mối truyền cảm hứng cho kiến trúc bền vững, công nghệ mô phỏng sinh học đã dẫn đến những tiến bộ đáng kể trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
Bây giờ, loài kiến - một trong những loài sinh vật nhỏ nhất nhưng có tổ chức nhất trên Trái đất - có thể nắm giữ chìa khóa để cách mạng hóa cách chúng ta thiết kế hệ thống giao thông đô thị.
Những phát hiện từ Đại học Trento cho thấy, bằng cách mô phỏng cách loài kiến di chuyển và giao tiếp, chúng ta có thể tạo ra một mô hình mới cho giao thông đô thị. Nếu được triển khai thành công, đường thông minh và CAV có thể kết hợp với nhau để tạo thành một mạng lưới không tắc nghẽn hiệu quả cao, phản ánh chuyển động tự nhiên của loài kiến.
Những bài học kinh nghiệm từ loài kiến có thể đóng vai trò là nguyên tắc chỉ đạo cho các chính sách giao thông và quy hoạch cơ sở hạ tầng trong tương lai. Chúng ta có thể tiến gần hơn một bước đến việc xây dựng các thành phố thông minh hơn, an toàn hơn và bền vững hơn.
Và trong tương lai không xa, các nguyên tắc tương tự chi phối chuyển động của loài kiến có thể giúp con người điều hướng đường hiệu quả hơn, biến tình trạng tắc đường hỗn loạn thành dòng chuyển động liền mạch. Thiên nhiên đã cung cấp bản thiết kế, giờ đây, việc áp dụng là của chúng ta.
