Le formiche insegneranno ai robot come muoversi in modo efficiente?

Studiare le formiche non è un'impresa semplice, in particolare se ci si concentra su un singolo individuo e non su un intero formicaio: stiamo parlando di animali piccoli, veloci, che spesso si muovono in gruppo, seguirle una a una è un'impresa complessa e spesso risulta un'operazione imprecisa.

Dopo dieci anni di lavoro, un team dell'università di Münster, in Germania, potrebbe avere risolto questo problema con l'invenzione di un sistema di tracciamento che fa uso dell'intelligenza artificiale per seguire il percorso di una singola formica in mezzo alle migliaia del formicaio: si chiama CATER (Combined Animal Tracking & Environment Reconstruction) e, come descritto in uno studio pubblicato su ScienceAdvances, funziona con i normali video ad alta definizione. CATER potrebbe essere applicato anche allo studio di altri animali, e secondo gli autori potrebbe ispirare anche una nuova generazione di robot in grado di navigare senza fatica in ambienti ostili.

Navigare a vista. Le formiche su cui è stato sperimentato CATER sono della specie Cataglyphis velox e, a differenza di molte altre formiche che usano tracce di feromoni per orientarsi e coordinarsi tra loro, navigano il loro ambiente usando esclusivamente input visivi.

Finora, però, gli studi sul loro comportamento sono stati condotti a mano: prevedevano di dividere il terreno intorno al formicaio in griglie, e di seguire un singolo individuo griglia per griglia, disegnandone il percorso in diretta. CATER, invece, usa la cosiddetta visione artificiale, un sistema addestrato a riconoscere e interpretare le immagini di un video, anche quelle catturate da una normale telecamera HD. Nello specifico, CATER è in grado di identificare una singola formica e seguirla per tutto il suo percorso, distinguendola dalle altre e ignorando il "rumore di fondo" visivo dato dal paesaggio circostante.

Studiare per… copiare! Il sistema si è rivelato estremamente efficace, e ha già rivelato alcuni segreti della navigazione delle formiche del deserto. Il team ha messo alla prova la loro capacità di ritrovare la strada del formicaio partendo sia da un luogo noto (solitamente un punto dove le formiche avevano trovato del cibo), sia da uno mai visto prima, nel quale gli scienziati le hanno trasportate. Le osservazioni hanno rivelato che a queste formiche basta percorrere la strada tra il formicaio e il "buffet" una singola volta per ricordarsela; e che quando vengono allontanate dai percorsi noti applicano dei minuziosi protocolli di ricerca finché non incrociano un sentiero conosciuto – a quel punto tornano ad accelerare, perché sanno come tornare a casa.

Stiamo parlando di viaggi che possono coprire anche 1km di distanza, un'enormità per un animale così piccolo, e in un ambiente dove la temperatura può superare i 50 °C. Il prossimo passo è provare a capire come queste formiche costruiscono i loro percorsi e quali sono i punti di riferimento che usano per orientarsi: i loro metodi potrebbero tornarci utili nella programmazione di robot che devono agire in luoghi dove non possono appoggiarsi a un segnale satellitare, ma devono cavarsela solo con le loro forze.