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KOREA  ASSOCIATION FOR CREATION RESEARCH

창조설계

개미는 고등 수학으로 자신의 길을 찾아간다.

개미는 고등 수학으로 자신의 길을 찾아간다. 

(Ants find their way by advanced mathematics)


      사하라 사막의 개미인 Cataglyphis fortis는 자주 먹이를 찾아 지그재그 경로로 수백 미터를 여행한다. 그러나 근처에 경계표시가 없음에도 불구하고 다른 경로로 자신의 집으로 돌아올 수 있다.


이것에 대해 몇몇 그럴듯한 설명들이 있었다. 그러나 독일과 스위스의 연구자들은[1] 시각적 단서, 시간, 또는 에너지 사용 등을 배제한 신중한 실험을 실시했다. 예를 들면, 개미는 균일하게 회색이고, 매끄러운 환경 위에서 실험되었다. 그러나 개미는 자신의 길을 정확하게 발견했다.

이러한 증거는 개미들이 ‘궤도 적분(path integration)’이라 불리는 복잡한 수학적 연산을 수행하는 주행거리계(odometer)를 태어날 때부터 가지고 있다는 것과 일치한다. 즉 여행은 어떤 길이와 방향을 가지고 있는 작은 벡터(vectors)들로 나누어지고, 그것들은 집으로 가는 방향과 전체 거리를 얻기 위한 ‘귀환 벡터(homing vector)‘를 계산하기 위해 더해진다.

그러나 개미들이 언덕과 계곡과 같을 지형을 만나게 되면 어떻게 될까? 개미들은 평탄한 곳보다 훨씬 멀리 걷게 될 것이다. 이것을 조사하기 위해, 연구원들은 21 마리의 개미들이 먹이 공급처까지 많은 대칭적인 높은 언덕들과 깊은 계곡(개미의 스케일에서)들을 지나가도록 훈련시켰다. 지상(수평적) 거리에서는 단지 5.2m 떨어져 있는 거리지만, 개미들은 먹이 공급처까지는 8.7m를 걸어가야 했다. 그리고 장애물 지형을 평탄한 표면으로 변형시켰다. 그러자 개미들은 지상 거리와 매우 가까운, 가장 짧은 거리로 걸어갔다.    


.톱날 패턴으로 정렬된 U자 모양 경로는 이 실험의 기초였다 (윗 그림). 개미들은 끝에 위치한 먹이 공급처로 가기 위해 이 모의실험적 언덕 지형 위를 찾아다니도록 훈련되었다 (중간 그림). 개미들은 평탄한 지형에 놓여졌을 때, 먹이를 찾아가기까지 수평적 평면 위를 언덕 지형에서 투사된 것과 동일한 짧은 거리로 걸어갔다 (아래 그림).


그 반대로, 17 마리의 개미들이 평탄한 지형에서 5.2 m 떨어진 곳에 먹이 공급처를 두고 훈련되었다. 그리고 그 지형을 언덕과 계곡들로 변형시켜 버렸다. 개미들은 지상 거리와 동등한 거리(8.7 m)에서 매우 가까운 거리로 걸어갔다. 비대칭적 언덕에서 유사한 실험들을 수행함으로서, 실험은 개미들이 단지 오르막길(또는 단지 내리막길) 만을 사용할 가능성을 배제하였다.


이것은 개미들이 여행하는 거리에 대한 ‘수평적 투사(horizontal projection)’를 계산할 수 있음을 의미한다. 즉, 개미의 여행 벡터들의 이미지는 개미가 지나가는 지형 아래쪽에 가공의 평면 스크린으로 투사되어진다. 그리고 경로에 대한 적분(integration)이 x-y 면에 대해 수행된다. 이것을 하기 위해서, 개미는 경사도를 평가하는 방법을 가지고 있어야만 하며, 경사각과 여행한 거리에 의한 코사인(cosine) 값으로 지상거리를 구할 수 있는 방법을 가지고 있어야만 한다.


개미는 아마도 자기수용감각(proprioception)이라고 불리는 내부 감각(internal sense)을 사용하는 것으로 보인다. 이것은 동물과 사람들이 자기 몸의 위치를 결정하는 데에도 사용된다. 개미들은 이동하는 부위 사이에 있는 여러 관절들에 있는 자기수용기(proprioceptors)와 같은 것에 의해서 중력(gravity)을 감각하는 것과 똑같은 방법에 의해서 경사도를 측정한다. 이것들은 다수의 털판(hairplates)들이다. 그리고 어떤 대체된 설계가 있을 수 있어서, 만일 그것이 외과적으로 제거되더라도, 또 다른 기능이 대신할 수 있다. 이것이 지상거리를 정확하게 결정하는 데에 관여하는 정확한 메커니즘이 무엇인지를 결정하는 것을 어렵게 만들고 있다.


수평적 투사에 대한 다른 대안적 메커니즘은 훨씬 더 정교한 ‘3차원적 궤도 적분(three-dimensional path integration)’이다. 연구원들은 이것을 조사할 계획이다. 제안된 한 가지 조사방법은 개미를 경사로의 끝에서 먹이를 발견하도록 훈련하는 것이다. 그리고 나서 완전한 수평 경로 끝에서, 수평적 투사가 제로인 완전한 수직 경로를 개미들이 가도록 지형을 만들어 시험하는 것이다. 만약 수평적 투사가 맞는다면, 그들은 수직적 경로를 무시할 것이고, 지상 거리에 해당하는 수평적 경로의 끝에서 먹이를 찾을 것이다. 만약 그들이 3차원 적분을 수행할 수 있다면, 그들은 먹이를 찾아 수직 경로를 기어오를 것이다. [2]


.만약 램프의 끝에서 먹이를 발견하도록 훈련된 개미가(a) L-모양의 구획 바닥보다 꼭대기에서 먹이를 찾는다면(b), 이것은 개미가 수평적인 면에서 그들의 위치를 투사하는 것보다 오히려 3차원적으로 적분을 할 수 있음을 보여주는 것일 것이다.


함축적인 의미

개미들이 수평적 궤도 적분을 사용하든지, 또는 완전한 3차원적 궤도 적분을 사용하든지, 이것은 고도의 프로그램이 개미 안에 들어있음을 의미하는 것이다. 프로그램은 이것을 만든 프로그래머(programmer)가 있다는 것이 일반적인 상식이다. 그러나 자연주의라는 종교를 믿고 있는 진화론자들은 이러한 일반적인 상식을 거부한다. 개미에 들어있는 복잡한 귀소 감각은 무작위적인 돌연변이와 자연선택에 의한 점진적인 개량에 의해서 우연히 생겨날 수 있었다고 그들은 주장한다.


그러나 이러한 생각이 오류인 것은, 프로그램에서 한 작은 변화가 작은 결과의 변화를 가져올 것이라고 가정하는 데에 있다. 사람 프로그래머들은 연산(algorithm)에서 단 하나의 스텝이 자주 광범위한 결과를 초래한다는 것을, 그리고 잘못된 한 스텝이 자주 전 프로그램을 망쳐버리게 하는 원인이 된다는 것을 잘 알고 있다. 오히려 궤도 적분은 완전히 기능적이어야 하며, 그렇지 않다면 완전히 쓸모없는 것이 되는 것이다.



References

1. Wohlgemuth, S., Ronacher, B. and Wehner, R., Ant odometry in the third dimension, Nature 411(6839):795–798, 2001.
2. Srinivasan, M.V., Homing in on ant navigation [comment on Ref. 1], Nature411(6839): 752–753, 2001.

 

*관련기사 : .개미들 행진 때 발걸음 세며 간다 (2006. 6. 30. 동아닷컴)

http://www.donga.com/fbin/output?f=total&n=200606300370&top20=1

사막 개미의 길찾기 비결…알고보니 ‘생체 나침반’
http://nownews.seoul.co.kr/news/newsView.php?id=20180501601005&wlog_tag3=naver


*참조 : Very Smart Animals (동영상)
http://www.youtube.com/watch?v=8tmh2yUwhIA



번역 - 미디어위원회

링크 - http://www.answersingenesis.org/tj/v15/i2/ants.asp

출처 - TJ 15(2):11–12, August 2001

구분 - 4

옛 주소 - http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=3005

참고 : 2698|2533|2125|2363|732|735|2589|2899|439|1813|2863|717|2767|2873|2988|2952|2920|2910|2733|2603|2393|2318|2854|2042|698|3005|3870|3942|4272|4482|4678|5608|5488|5087



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