Eliza Middleton, Universiteit van Sydney
Ongevalle, natuurrampe en ewekansige of geteikende aanvalle kan menslike infrastruktuur verlam. Ons vervoernetwerke, toevoerkettings en kommunikasienetwerke styg in omvang en word meer kompleks as ons bevolkings groei.
Hoe beskerm ons daardie netwerke van kwesbaar raak en misluk? Sosiale insekte kan 'n bietjie inspirasie gee.
Sosiale insekte, soos miere, bye en wespies, woon in 'n gemeenskaplike nesplek. hulle:
werk saam om nesmaats in te samel;
het een (of 'n paar) "koninginne";
het vrugbare vroue (die koninginne) wat al die nesmaats produseer; en
Oorvleuelende geslagte, met jong en ou individue wat saam woon.
Elke individu in 'n nes gedra 'n bietjie soos 'n neuron in 'n brein. Hulle reageer op die gedrag van die naaste bure wat in die nes woon. Hierdie sosiale gedrag kan lei tot indrukwekkende prestasies, soos termiete wat groot heuwels of miere bou wat saamwerk om brûe of vlotte te vorm.
Dit bied ook die nes 'n mate van veerkragtigheid wanneer dit in die gesig gestaar word. Deur saam te werk, kan 'n klein mislukking opgelos word voordat dit 'n groot mislukking word. Dit word kollektiewe gedrag genoem. Dit word gesien oor baie spesies, insluitend insekte, vis, voëls en mense.
Ons kan reeds parallelle maak tussen menslike en sosiale inseksamelewings. Maar die voortgesette studie van kollektiewe gedrag het implikasies in wiskunde, fisika en robotika. Dit kan ons help om beter, veerkragtiger infrastruktuur te ontwerp.
Twee faktore wat lei tot sosiale insek veerkragtigheid is gedesentraliseerde beheer, en ontslag en werkskeppingsgedrag.
In insekteverenigings is daar geen leier en geen bloudruk nie. Hierdie gedesentraliseerde beheer beteken dat elke individu wesenlik vervangbaar is, sodat kolonies weerstand bied teen die verlies van individue.
Ook, skade aan die stelsel - die kolonie - kan hanteer word soos dit gebeur, sonder dat daar tydrowende kommunikasie met bestuurders nodig is. Mense stelsels word al hoe meer gedesentraliseer, dikwels deur middel van die internet, maar selfs ons internetdienste word meer gesentraliseer.
Dink aan die gestroomlynde aard van Google. Dit bied nie net 'n soekenjin nie, maar 'n e-posdiens, 'n kalender en Google-dokumente - onder andere dienste. Dit is baie makliker en gerieflik om ons aanlyn lewens te bestuur deur middel van 'n sentrale diens. As 'n aspek van Google egter deur 'n aanlyn aanval beskadig word, kan die cascading mislukkings deur die stelsel toegang tot baie van die dienste verlam.
Ten spyte van die frase as "besig om as 'n by te wees", handhaaf baie sosiale insekkolonies eintlik 'n groot aantal skynbaar "lui" individue wat nie werk nie. Hierdie individue, bekend as oortollige individue of onaktiewe werkers, dien as 'n veiligheidsnet wat 'n nes toelaat om vinnig te reageer op 'n ontwrigting - soos 'n verlies van werkers, of 'n roofdier aanval.
Insekte kan ook skakel werk in reaksie op 'n ontwrigting. Binne 'n nes kan individue werk hê waarin hulle spesialiseer. Dit laat groter doeltreffendheid binne die nes toe. Maar tydens 'n onderbreking kan individue werk omskep om die gaping te vul.
Dit is soortgelyk aan ons vrywillige nooddienste, soos die Nooddienstestelsel (SES). Mense wat vrywillig met die SES werk gewoonlik in ander gebiede. Maar wanneer 'n noodgeval staak, kan hulle reageer en help om die probleem op te los.
Miskien sal meer breë vaardigheidsopleiding mense in staat stel om te help tydens sommige steurings aan ons infrastruktuur.
Hoe kan dit lesse vir mense hou?
Deur die kollektiewe gedrag van sosiale insekte te bestudeer, en die maniere waarop hulle veerkragtig kan bly in die lig van steurnisse, kan ons op hierdie lesse voortbou om die ontwikkeling van ons infrastruktuur te inspireer en dit te beskerm teen grootskaalse mislukkings.
Sosiale insekte het 'n verskeidenheid oplossings vir verskillende ontwrigting oor die millennia ontwikkel. Om op menslike netwerke te eksperimenteer, is dikwels onmoontlik en oneties, maar ons kan direk op sosiale insekte eksperimenteer.
Dit is nie te sê dat sosiale insekstelsels proksies vir menslike stelsels is nie, maar deur baie sosiale insekstelsels te vergelyk, deur menslike gevallestudies te bestudeer (gewoonlik uit die resultate wat na 'n natuurramp gevind word) en simulasies te ontwikkel, kan ons die algemene kenmerke wat bydra tot veerkragtigheid oor verskillende skale en tipes versteuring.
Dit gaan ook beide maniere. Deur leen idees, gereedskap en konsepte van veerkragtigheidswerk in ander dissiplines, soos fisika, ekonomie en ingenieurswese, kan ons 'n beter begrip kry van die meganika agter sosiale weerstandsveterigheid.
Saam kan dit lei tot 'n beter begrip van veerkragtigheid wat toegepas kan word op die ontwerp van beter menslike infrastruktuur.
Eliza Middleton, Postdoktorale Associate in Entomologie en Geïntegreerde Plaagbestuur, Universiteit van Sydney. Sy het groot belangstelling in gedragsekologie, en het 'n spesifieke klem op kollektiewe gedrag, kommunikasie en infrastruktuur veerkragtigheid ontwikkel.
by Jonathan Chapman, professor in volhoubare ontwerp, direkteur van ontwerpnavorsingsinisiatiewe, Universiteit van Brighton
Ons leef in 'n wêreld wat verdrink in voorwerpe: huishoudings met 'n televisie in elke kamer; kombuis ...
by David Fagan, Universiteit van Tegnologie van Queensland
Ons wil almal weet hoeveel poste bedreig sal word deur die opkoms van robotte en tegnologie. Jy ...
by Bhaskar Chakravorti, Tufts Universiteit
Amerikaanse leierskap in tegnologiese innovasie en ekonomiese mededingendheid is in gevaar as die VSA ...