מאת: שוקי רביב
סוף החורף בישראל, האדמה עוד מחזיקה מעט לחות מהגשמים האחרונים, אבל השמש כבר מתחזקת מיום ליום. לאורך מדרכות, בחצרות שבחוץ, ולצערנו גם במטבחים שבפנים מתחילות להופיע שוב שיירות ארוכות של נמלים. מיליוני פועלות חרוצות לא עוצרות לרגע. הן סורקות את הסביבה, אוספות מזון, מתקנות קינים, מסמנות מסלולים ומעבירות מידע כשכל זה מתבצע בלי קול, בלי מסכים ובלי פקודות מרכזיות הכול מתבצע באמצעות כימיה. עבור הנמלים, ריח איננו "חוויה" זו מערכת ניווט, תקשורת, זיהוי וניהול תנועה. וככל שחוקרים לומדים עליה יותר, כך מתברר שאנחנו רחוקים מאוד מלהבין את העוצמה האמיתית של חוש הריח בטבע.
הדרך שמסומנת באוויר
כאשר נמלה מוצאת מקור מזון, היא משאירה אחריה שובל של פרומונים, שהן מולקולות כימיות זעירות. נמלים אחרות "קוראות" את השביל דרך המחושים שלהן ומתחילות לנוע בעקבותיו. אם המזון איכותי, השביל מתחזק. אם הוא מתרוקן או הופך מסוכן, האות הכימי דועך.
כך, בלי מנהל ובלי וייז המושבה מצליחה למצוא מסלולים קצרים, להימנע מעומסים, ולהסתגל במהירות לשינויים. למעשה זוהי רשת מידע חיה ודינמית.
מה למדנו מהנמלים?
1. אלגוריתמים שמחקים נמלים
חוקרי מחשבים ומהנדסים הבינו שאם מושבת נמלים מסוגלת למצוא פתרון יעיל לבעיה מורכבת, אולי גם מחשבים יכולים לעבוד כך. מכאן נולד תחום בשם: Ant Colony Optimization (ACO)
זהו אחד התחומים הביומימטיים המפורסמים ביותר בעולם האלגוריתמיקה, והוא מבוסס ישירות על הדרך שבה נמלים משתמשות בפרומונים כדי לסמן מסלולים. יש כבר יישומים בתחומים: ניהול עומסי תנועה, תכנון מסלולי משלוחים, ניווט רובוטים, ניתוב מידע באינטרנט, תיאום בין רחפנים, מערכות לוגיסטיקה ותעשייה ועוד. קישור למחקר על יישום בתחום ניהול תורים בבתי חולים.
2. חומרי הדברה שלומדים את שפת הריח של הנמלים
בסדרה Fantastic Fungi (נטפליקס) הוצגה בין השאר היכולת של פטריות וטפילים לנצל מערכות כימיות של חרקים. חוקרים גילו שניתן לשבש שבילי פרומונים, לבלבל תקשורת בין נמלים, או לפתות מושבות באמצעות אותות כימיים מלאכותיים. במקום להשתמש ברעלים, פיתחו הדברה חכמה שמנצלת את שפת הריח של החרקים עצמם. קישור למחקר על הדברה ביולוגית – שימוש בפירומונים לצמצום הזדווגות בין חרקים.
3. אפים אלקטרוניים בהשראת חרקים
חוש הריח המעולה של החרקים היווה השראה לפיתוח מערכות של אפים אלקטרוניים. המערכות האלו מנסות לחקות לא רק את החיישנים עצמם, אלא גם את אופן עיבוד המידע של מערכת הריח אצל חרקים. השימושים הבאים נמצאים בפיתוח או בניסויים: מערכות לזיהוי דליפות גז, ניטור איכות מזון, זיהוי מזהמים. אבל חשוב לדייק שגם הטכנולוגיות המתקדמות ביותר עדיין רחוקות מאוד מיעילות חוש הריח של חרקים אמיתיים, ולפעמים יש שימוש בסנסור הביולוגי עצמו.
למשל, באוניברסיטת תל אביב פותח רובוט המריח באמצעות חיישן ביולוגי. החיישן שולח אותות חשמליים בתגובה לנוכחות ריח בקרבת מקום, אותם הרובוט יכול לזהות ולפרש. (דוקטורנטית נטע שביל, ד"ר בן מעוז, פרופ' יוסי יובל, פרופ' אמיר איילי, אוניברסיטת תל אביב).
לסיכום עולה המחשבה שאולי הריח הוא בעצם אינטרנט ביולוגי? ככל שמעמיקים בעולם הנמלים, מתחדדת מחשבה מסקרנת: אולי ריח הוא לא רק חוש אלא מערכת מידע. כזאת שמאפשרת: ניווט, קבלת החלטות, זיהוי סכנות, תיאום קבוצתי, וגם שליטה בהתנהגות. בדיוק בנקודה הזאת מתחיל להיפתח פרק חדש ומפתיע במיוחד כי בשנים האחרונות מתברר שגם גוף האדם עצמו כנראה משתמש בשפת ריח פנימית.
אבל זה כבר יהיה בידיעת המשך בשבוע הבא.