弗里茨·沃尔拉斯《对话》 荣誉:埃里克·卡里茨/舒特斯托克 蜘蛛恐惧症患者经常将蜘蛛不可预测的运动作为他们恐惧的基础，指出每条细长的腿似乎都以威胁性的自主程度抬起、弯曲和探索
也许令人不安的是，我和我的同事们进行的研究表明，蜘蛛的每一条腿确实享有一定的独立于大脑的权利——尤其是在复杂的网络构建任务中
我们的研究表明，蜘蛛腿有“自己的思维”，在没有蜘蛛大脑监督的情况下织网
这对于机器人学领域有着重要的意义，它可以从这个分散智能的例子中获得灵感，来构建类似的自主机器人肢体
为了得出我们的结论，我们观察了常见的花园蜘蛛——我们都很熟悉的一种生物——它悬挂在我们的后院，也是儿童书籍《夏洛特的网》中的女主角
网络工程师 蜘蛛网有许多功能
它们提供了一个安全的家，但它们也是一个著名的隐形和高度动态的陷阱，用来捕捉并牢牢抓住任何离得太近的昆虫
为了实现这一功能，蜘蛛网使用了一个由辐射辐条组成的坚固结构支架，支架顶部有一个被称为“捕捉螺旋”的结构，它柔软而粘稠，使用一个非常聪明的微型卷绕机构来吸引蜘蛛的猎物
捕捉螺旋不仅利用静电荷来捕捉苍蝇，它还具有一种复合胶水来牢牢地抓住苍蝇，以及一种特殊的弹性，这种弹性使得网太有弹性，以至于不幸的昆虫的腿在争取自由的斗争中无法反抗
将互联网比作“网络”是一个很好的类比:因为蜘蛛网中至少使用了五种不同的丝绸，它们相交和相互连接的方式创造了一种信息过滤能力——蜘蛛的听音腿随时都会注意到微小的振动
忒修斯虚拟蜘蛛，由开放大学的一位学者介绍到这里
蜘蛛图 鉴于蜘蛛网的难以置信的复杂性，我们必须问这样一个小动物——大脑明显很小——如何设计和建造这种先进的结构
现代技术帮助我们开始理解蜘蛛是如何处理如此复杂的任务的
通过拍摄和跟踪它八条腿的运动，我们已经能够非常详细地跟踪蜘蛛的织网过程，揭示出它的建造过程是一种围绕中心中枢的舞蹈，有着可复制规则的精确编排
这些规则出奇的简单
每一步和每一根线的操作都遵循一个固定的动作模式，蜘蛛的一条腿测量一个角度和一个距离，以便放置一根线，然后用一点胶水将一根线连接到另一根线上——总是具有无可挑剔的精度和间距
许多年前，我们设计了一只名为忒修斯的虚拟蜘蛛，来演示它是如何工作的
结构的明显复杂性是由成千上万个小步骤和动作组成的长序列的结果，每个步骤和动作都建立在前面的步骤和动作的基础上
这个迭代过程赋予网络“紧急属性”——特殊属性，表现为不同组件协同工作的结果——这反过来又提供了出色的架构和工程功能
外包 构建网络时，手头(或者更确切地说是脚下)任务的复杂性似乎需要蜘蛛大脑将工作外包给八条腿
换句话说，蜘蛛腿半自主地结网——八条幻肢在局部封闭的反馈回路中表演舞蹈
我们在实验室研究蜘蛛在框架内织网后发现了这一点
在一些实验中，我们切断正在构建的网络的线
在其他情况下，我们像摩天轮一样旋转网络
这种探索并不是为了激怒蜘蛛:而是为了帮助我们识别控制网络构建的规则
一种普通的花园蜘蛛，左侧有再生的腿
荣誉:弗里茨·沃尔拉斯 随着一系列规则的建立——包括帮助蜘蛛继续构建一张被打乱的网的规则——我们把它们教给了忒修斯，我们的虚拟蜘蛛
我们教给忒修斯的新规则——基于我们在实验室观察到的真正蜘蛛的舞蹈——揭示了每条腿实际上作为一个独立的代理人进行许多网络构建动作
这反过来帮助我们解开了蜘蛛在失去一条腿后如何结出完美网的谜团
当一只蜘蛛的腿被困住时，它会被丢弃，下次蜘蛛蜕皮时，一条较短的腿会再生
这种替代品不仅只有正常腿的一半大小，而且形状不同，有不同的毛发和传感器
然而不知何故，有再生腿的蜘蛛继续结出完美的网
进化已经看到蜘蛛腿在某种意义上可以自己思考，这意味着再生腿的不同属性不会影响网络的构建
这将大脑从执行复杂活动的八条腿的微观管理中解放出来，使其能够专注于生存行动，如寻找捕食者
这个高效、分散的系统与现代机器人专家非常相关——他们的人工设计经常受到自然界的启发
蜘蛛并不是唯一将任务从大脑中分散出去的动物——事实上，大多数动物在某种程度上都是这样做的，就像人类心脏的持续跳动一样
但是有了它们的网，蜘蛛为我们提供了一种具体的、可观察的、迷人的方法来衡量和理解这种分散是如何工作的
这个巧妙的技巧在于蜘蛛将简单的任务计算嵌入其肢体结构中
机器人学家称之为形态计算，直到最近才发现它的力量
原来，不起眼的花园蜘蛛已经使用它超过一亿年了
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