개미는 뚠뚠 신기해 뚠뚠

개미 한 마리를 떼어 놓고 보면 할 수 있는 일이 많지 않다. 눈은 나쁘고, 기억할 수 있는 정보도 적다. 전체 지도를 머릿속에 그리지도 못한다. 그런데 무리는 먹이까지 이어지는 가장 짧은 길을 찾아내고, 물웅덩이 위에 몸으로 다리를 만든다.

길을 만드는 것은 냄새다

먹이를 찾은 개미는 돌아오면서 페로몬을 흘린다. 다른 개미들은 이 냄새를 따라간다. 따라간 개미도 다시 페로몬을 남기므로, 지나는 개미가 많을수록 냄새는 짙어진다.

짧은 길과 긴 길이 함께 있다고 하자. 짧은 길로 간 개미가 먼저 돌아온다. 같은 시간 동안 왕복 횟수가 많으니 냄새가 더 빨리 쌓인다. 짙어진 냄새는 더 많은 개미를 끌어들이고, 차이는 점점 벌어진다.

중요한 것은 페로몬이 시간이 지나면 증발한다는 점이다. 이 성질이 없으면 한번 만들어진 길이 영원히 남아, 더 좋은 길이 생겨도 옮겨 가지 못한다. 잊는 기능이 적응하는 능력을 만든다.

아무도 지휘하지 않는다

여왕개미는 지휘자가 아니다. 이름과 달리 하는 일은 알을 낳는 것이고, 어느 방향으로 가라고 명령하지 않는다.

각 개미는 자기 주변에서 얻은 정보만으로 움직인다. 냄새가 짙으면 따라가고, 옅으면 무작위로 돌아다닌다. 이 단순한 규칙에서 전체의 질서가 나온다. 중앙의 계획 없이 개체들의 국소적 상호작용에서 질서가 나타나는 현상을 창발이라 한다.

몸으로 만드는 구조물

일부 개미는 서로 몸을 붙들어 다리와 뗏목을 만든다. 홍수가 나면 무리 전체가 엉겨 공 모양이 되어 물에 뜬다. 아래쪽 개미도 털 사이에 공기를 머금어 오래 버틴다.

다리를 만들 때는 비용과 이득의 균형이 나타난다. 다리에 참여한 개미는 먹이를 나를 수 없다. 관찰 연구에 따르면 지름길로 얻는 이득보다 다리에 묶이는 개미 수가 많아지면 다리가 해체된다. 누가 계산해 주지 않는데도 전체가 적절한 지점에서 멈춘다.

사람이 빌려 쓴 규칙

이 방식은 컴퓨터 알고리즘으로 옮겨졌다. 개미 군집 최적화라 불리는 방법으로, 여러 도시를 한 번씩 들르는 최단 경로를 찾는 문제나 통신망의 경로 설정에 쓰인다.

가상의 개미들을 길 위에 풀어놓고, 짧은 경로에 더 많은 페로몬을 쌓게 한 뒤, 시간이 지나면 증발시킨다. 자연에서 일어나는 일을 그대로 옮긴 셈이다. 최적해를 보장하지는 않지만, 쓸 만한 답을 빠르게 찾아낸다.

남은 물음

개미가 어떻게 자기 역할을 정하는지는 아직 완전히 설명되지 않았다. 같은 무리 안에서 먹이를 찾는 개미, 집을 짓는 개미, 새끼를 돌보는 개미가 나뉘는데, 그 비율은 상황에 따라 바뀐다. 어떤 신호가 이 전환을 일으키는지는 연구가 진행 중이다.