阿根廷蚁 (Linepithema humile) 踪迹模式形成的个体规则

我们研究了阿根廷蚁在探索空旷场地时踪迹模式的形成。利用一种新颖的成像和分析技术，我们估计了实验场地中所有空间位置在不同时间的信息素浓度。然后，通过观察浓度与蚂蚁速度或方向变化之间的相关性，我们推导了个体蚂蚁对信息素浓度的响应函数。研究发现，蚂蚁会根据局部信息素浓度进行转向，而其速度基本不受这些浓度的影响。蚂蚁不会随时间整合信息素浓度，蚂蚁前方 1 cm 半径内的信息素浓度决定了转向角。对信息素的响应遵循韦伯定律 (Weber's Law)，即蚂蚁两侧信息素量的差值除以其总和决定了转向角的大小。这种比例响应似乎与文献中用于模拟蚁群二元桥实验结果的既定非线性选择函数（Deneubourg et al. 1990）相矛盾。然而，实施韦伯定律响应函数的基于智能体的模拟导致了踪迹的形成，并复现了文献中报道的结果。我们分析表明，当假设蚂蚁 preferred 运动方向周围存在方向噪声时，可以从我们在实验中建立的个体韦伯型信息素浓度响应中推导出类似于经典 Deneubourg 集体决策模型中的 S 形响应。