Mieren staan nooit in de file

Daar kunnen wetenschappers nog wat van leren

Op zoek naar een oplossing voor de fileproblematiek (een kwart meer files in een jaar!) komen wetenschappers uit diverse hoeken uit bij mieren. Want in hun kolonies stroomt het verkeer altijd lekker door.

Foto anp

Christiane Hönicke, entomologe aan de universiteit van Potsdam, zat urenlang in een plaatselijk parkje voorovergebogen over een nest zwartrugbosmieren. Ze wilde weten hoe de insecten zich gedragen in een opstopping. De diertjes graven ondiepe paadjes waardoor ze met honderden tegelijk naar voedselbronnen lopen. Hönicke besloot een file te creëren door zoveel mogelijk van de insecten naar één weggetje te lokken met een suikerachtige vloeistof. Het paadje raakte al snel overvol: vijf tot zes mieren per vierkante centimeter. 'Maar het gekke was dat het mierenverkeer bleef doorstromen, hoeveel diertjes er ook op het voedsel afkwamen', vertelt Hönicke. Ze was stomverbaasd en probeerde het weggetje te versmallen met steentjes en stokjes. 'Wat ik ook deed, er onstond geen file. Ik vroeg me af hoe ze dat voor elkaar kregen.'

Het filevrije leven van de zwartrugbosmier, je zou er als automobilist jaloers van worden. In 2015 steeg het aantal files in Nederland met 23,5 procent, zo meldde de Verkeers Informatie Dienst (VID) afgelopen maand. Het was de grootste stijging in vijftien jaar. Misschien wordt het zo onderhand tijd om hulp te vragen aan mieren, of liever: aan de wetenschappers die de insecten bestuderen. In de afgelopen jaren zijn er tientallen studies verschenen over verkeersstromen van mierensoorten. En of het nu gaat om bosmieren, wegmieren of uit de kluiten gewassen legermieren: opstoppingen lijken in geen enkele kolonie voor te komen. De grote vraag: wat doen mieren goed en wij verkeerd?

Opmerkelijk

Hönicke legde haar experiment met de zwartrugbosmieren in het park vast met een videocamera. Toen ze achteraf de beelden analyseerde, zag ze iets opmerkelijks. De diertjes gaan bij grote drukte niet langzamer lopen, maar harder. Als het aantal mieren verdubbelt op een stukje weg, verhogen de insecten hun looptempo met 25 procent. 'Ze botsen dan wel vaker, maar de doorstroming blijft goed.' Ook lopen de insecten 'de kantjes van hun wegen af'. Ze wijken uit naar de berm, of gaan een paar centimeter naast de weg lopen.

Zelf ziet Hönicke niet meteen hoe die strategie kan worden gekopieerd naar autowegen. Ze stelt zich een file voor waarbij automobilisten opeens massaal gas geven. 'Of door fietspaden en tuinen naast de weg rijden. Het zou te gevaarlijk worden.'

Maar achter het gerace van mieren zit een slimme strategie die wel degelijk bruikbaar is bij het oplossen van files, meent wiskundige Dirk Helbing van de TU Delft. Hij simuleert het gedrag van de mieren in computermodellen.

'Mieren denken als groep, dat is hun grote voordeel in het verkeer', zegt hij. 'Ze reageren niet grillig en vanuit eigenbelang op situaties. Ze handelen in elke situatie op precies dezelfde manier, alsof ze voorgeprogrammeerd zijn.'

Kortom: het is niet zo bijzonder dat mieren bij grote drukte harder gaan lopen, maar wel dat ze dat allemaal doen, met precies dezelfde versnelling op het juiste moment. 'Daardoor zijn ze in staat verkeersproblemen collectief op te lossen.'

Vliegtuigen als mieren

Op de luchthaven van Phoenix vinden dagelijks tweehonderd vliegtuigen hun weg met behulp van 'mierenintelligentie'. Computerwetenschapper Doug Lawson is daar verantwoordelijk voor. Hij stopte een schema van alle inkomende vliegtuigen in een mierenmodel op de computer. Elk vliegtuig kreeg net als een mier maar één simpele opdracht in de software: zoek de dichtstbijzijnde beschikbare landingsbaan en gate. Nadat de simulatie een paar dagen had gedraaid, rolde er een schema uit met voor elk vliegtuig de optimale landingsroute. Het wordt tot op de dag van vandaag gebruikt in Phoenix.

Een smal en breed pad

Ter illustratie vertelt Helbing over een experiment waarbij hij mieren confronteerde met een dreigende verkeersopstopping. Vanuit een nest wegmieren in een laboratorium legde hij twee wegen aan waarover de insecten een plasje zoete siroop konden bereiken: een smal en een breed pad.

In eerste instantie kozen de mieren beide routes naar het voedsel even vaak. Dat veranderde toen de smalle weg overvol dreigde te raken. Mieren die terugkeerden met voedsel botsten door de drukte tegen soortgenoten op. De vertrekkende mieren keerden door die botsingen om en weken uit naar de brede weg. Net zo lang totdat de drukte op de smalle weg afnam.

Door de simpele keuzen van individuen - omkeren of doorlopen - verdeelde de mierenstroom zich optimaal over de twee wegen. 'Van een afstandje leek de kolonie een intelligent superorganisme', aldus Helbing. 'En dat terwijl een individuele mier maar een paar simpele hersencellen heeft.'

Daarmee doet hij het brein van de mieren wat tekort, vindt Christiane Hönicke. Mierenhersenen zijn weliswaar klein, maar beschikken over een slim navigatiesysteem. 'Mieren hebben hersengebiedjes voor zicht, tast, smaak en reuk, net als mensen eigenlijk. Ze zijn zich daardoor zeer goed bewust van hun omgeving.'

Reukvermogen

Voor de doorstroming van hun verkeer vertrouwen mieren vooral op hun reukvermogen. De diertjes scheiden tijdens het lopen geurstoffen uit, zogenoemde feromonen. Andreas Schadschneider, een natuurkundige aan de Universiteit van Keulen, onderzoekt de invloed van die stoffen op mierenverkeer. Het bekendste type feromoon blijft lang aan aarde en gras kleven en kan worden beschouwd als het 'asfalt' van de mier. 'Ze bouwen er een soort snelwegen mee', zegt Schadschneider. 'Dit feromoon wordt geproduceerd door mieren die voedsel hebben gevonden en terug naar het nest lopen.'

De voedseldragers laten dus een soort geurspoor naar hun buit achter. Het kortste spoor wordt automatisch de hoofdweg van de kolonie, want de diertjes die het eerste bij een voedselbron aankomen, zijn ook als eerste weer terug bij het nest. 'Hun spoor wordt dan onmiddelijk dikker, omdat andere mieren het gaan gebruiken en ook feromonen achterlaten.'

Voor 'actuele verkeersinformatie' gebruiken sommige mierensoorten een tweede feromoon dat korter blijft liggen. Dat ontdekte Schadschneider bij experimenten met de legermieren (een geslacht van mieren met relatief grote lichamen) die in Azië en Zuid-Amerika voorkomen. 'Als deze mieren een geurspoor volgen, ruiken ze aan het feromoon met de korte levensduur of er zojuist een soortgenoot is vertrokken. Als dat zo is, versnellen ze hun pas en sluiten ze aan.' Zo ontstaan er pelotons van vijf tot tien legermieren. Ze blijven netjes achter elkaar in een treintje. 'Ze halen nooit in, dat lijkt verboden.'

'Je wilt niet botsen'

Door dat treintjessysteem met inhaalverbod hebben legermieren geen last van de nummer één fileoorzaak in het autoverkeer. De meeste opstoppingen op autowegen ontstaan doordat automobilisten in een lange sliert rijden en elkaar continu inhalen. 'Een snelle sportwagen kan daardoor opeens achter een langzame vrachtwagen terechtkomen en moet vaart minderen', legt Schadschneider uit. Bij zo'n remactie nemen automobilisten altijd net iets meer gas terug dan nodig is, blijkt uit onderzoek. 'Logisch, want je wilt niet botsen.'

Dat remeffect leidt tot opstoppingen. 'Als één automobilist op zijn remmen gaat staan, doet zijn achterligger dat ook - net iets harder dan nodig is. En de bestuurder daarachter ook weer.' Ongeveer twintig auto's achter de eerste persoon die remt, komen automobilisten helemaal stil te staan. 'Daar ontstaat de file', zegt Schadschneider. De bestuurder die als eerste remde, heeft dat meestal niet eens in de gaten. 'Daarom leren mensen nooit van de gevolgen van hun rijgedrag, we denken allemaal dat we geweldig kunnen rijden.' Volgens de Duitser zouden we eigenlijk de strategie van legermieren moeten kopiëren: in pelotons rijden dus, met lege ruimte daartussen. 'Dan wordt het remeffect afgebroken na vijf of tien auto's en komt er niemand stil te staan.'

Hoe leg je iemand met een Ferrari uit dat hij achter een Opel en Kia moet blijven om files te voorkomen? Dat zal niet gaan, vreest Schadschneider. 'Mensen denken vooral aan zichzelf. Niet aan de rest van de groep. Wij zijn geen mieren.'

Auto's verdeeld als in het mierenmodel

Auto's kunnen zich wél als mieren gedragen. Dat moet dan vooral van de computers in het dashboard komen, denkt Dirk Helbing. Hij richt zijn pijlen op het navigatiesysteem. 'Als we zorgen dat navigatiesystemen met elkaar gaan praten, zou dat al veel schelen', zegt hij. Auto's zouden 'digitale feromonen' kunnen achterlaten op een wegenkaart, zodat de navigatiesystemen rekening kunnen houden met drukte op bepaalde wegen en indien nodig een omleiding kunnen adviseren. 'En dan niet allemaal dezelfde. De auto's zouden eerlijk moeten worden verdeeld over omliggende wegen, net als in het mierenmodel van mijn onderzoek.'

Schadschneider heeft zijn hoop gevestigd op de zelfrijdende auto. Zonder menselijke bestuurders is het wel mogelijk om mierenpelotons op de snelweg te creëren, denkt hij. 'Autorijden wordt minder leuk, maar wel effectiever.' Extra snelheid maken bij een dreigende opstopping - net als zwartrugbosmieren doen - is dan ook geen probleem meer. 'Als je zelfrijdende auto's in een treintje zou laten rijden, bumper aan bumper op hetzelfde tempo, zouden ze gemakkelijk kunnen versnellen bij grote drukte. Dan ontstaan er nooit meer files.'

Nieuwe technologie is niet de enige weg naar mierenintelligentie in het verkeer. Dat toont een wereldberoemd verkeersexperiment op het Lawaaiplein in de gemeente Drachten aan. Het drukke kruispunt was berucht vanwege de lange wachttijd voor automobilisten en de vele ongelukken. In de loop der jaren waren de straten volgeplempt met verkeersborden, stoplichten, drempels en zebrapaden. Verwarrend, vonden veel mensen. Drachten besloot daarom in 2003 tot een drastische aanpak: alle goed bedoelde verkeersaanwijzingen werden verwijderd, op een paar haaientanden na.

Superkolonie

De grootste aaneengesloten mierenkolonie ter wereld werd in de jaren tachtig ontdekt in de Japanse stad Ishikari op het eiland Hokkaido. Wetenschappers ontdekten daar in de jaren tachtig 45 duizend nesten met behaarde bosmieren in een gebied van 2,7 vierkante kilometer. De superkolonie bevatte naar schatting 306 miljoen werkmieren en een miljoen mierenkoninginnen. Inmiddels is het aantal mieren met ongeveer eenderde teruggelopen door de aanleg van nieuwe woonwijken en een winkelcentrum in het gebied.

Groepsintelligentie

Het verkeersplein veranderde daardoor in een zelforganiserend systeem. 'Een soort mierenhoop', aldus Hönicke, die het experiment met interesse volgde. 'Mensen moeten nu weer meer op elkaar en hun omgeving letten, daardoor verloopt de doorstroming beter. Het toont volgens mij aan dat wij ook een soort groepsintelligentie hebben.'

De wachttijd voor automobilisten en fietsers op het Lawaaiplein is na de maatregelen gehalveerd. Verder daalde het gemiddelde aantal ongelukken per jaar van acht naar twee. Het project in Drachten heeft navolging gekregen in Duitsland. Het plaatsje Böhmte besloot in 2008 alle verkeerslichten en de meeste verkeersborden weg te halen. Ook daar is het aantal opstoppingen en ongevallen sindsdien afgenomen. Het stemt Hönicke hoopvol. 'Als we verkeersdeelnemers dwingen hun gedrag meer op elkaar af te stemmen, lijken we meer op een mierenkolonie dan we zelf denken.'

Meer over