沙漠蚂蚁，生活在撒哈拉大沙漠里的蚂蚁，蚁族群里高颜值的大长腿。
太阳直射之下的撒哈拉沙漠，地面温度高达70度。踩着比其它蚂蚁更长的大长腿，沙漠蚂蚁在撒哈拉健步如飞，纤细身影掠过滚烫的沙砾，以最快速度觅食回家，减少热浪的袭击。
沙漠蚂蚁吸引大众目光的不是它的好身材大长腿，而是它回家的本事。广袤荒凉的撒哈拉，蚂蚁东找西找，转了很多弯，绕了一圈路，终于发现了一只苍蝇的残骸。找到食物的蚂蚁，无论绕了多少路，离家有多远，总能一条直线地径直往家冲，走最短的路程回家。从遥远的地方启程，蚂蚁怎么找到最优化路程？
你从陌生地点回家，需要定位和导航。GPS，全球卫星定位系统，确定你所在的位置。导航，根据你和你家的位置，在地图上计算出你回家的最短路径，指引你回家。
定位和导航换成蚂蚁的语言，就是要确定2件事情：我现在的位置，和走最短的路回家。蚂蚁用自己只有针头那么大的大脑，完成了你要依赖高科技才能做到的事。
它是怎么做的？德国乌尔姆大学团队深入撒哈拉沙漠，探索蚂蚁的秘密。找到答案之后，他们制造出成本低廉，不需要卫星定位，自己就会找路的撒哈拉机器人（Sahabot2）。法国马赛大学团队更进一步，做出了跟沙漠蚂蚁长得一样的六条腿蚂蚁导航机器人（AntBot）。
蚂蚁的地图
导航回家，首先需要地图。蚂蚁脑袋里的地图，不像百度谷歌地图信息完整，它不管周围有什么商店饭馆停车场，蚂蚁在地图上只画自己出门时走过的路。掌握2个要点，就能画好蚂蚁地图：一是距离，二是方向。
1、距离
炎热的沙漠，沙子里的水分被蒸干，大风抚平地面上生命残留的痕迹。蚂蚁在干燥的沙漠里很难闻到路上的味道，它没法靠嗅觉，只能靠视觉找路。在找路时，蚂蚁使用了一种叫做“视觉流”的视觉感知。
当你坐在车里，欣赏掠过窗外的风景时，你会发现：路边的树木往后移动得快，远处的青山往后移动得慢。你眼中风景流过的速度不是均衡的，距离离你近的风景流动得快，距离离你远的风景流动得慢。你车子的速度加快，风景流动的速度也加快了。你可以根据自己行驶的速度，和风景流动的速度来判断风景的大致位置。运动中的视觉感知就叫做视觉流。
当蚂蚁外出时，视觉流可以让它画出一个大致的地形草图，只是做不到精确判断。乌尔姆大学团队猜测蚂蚁对距离的精准确定，是通过计算步数来测量，就像汽车里程表一样，轮子转过一圈，车子前进了2米。
为证实猜测，团队给蚂蚁分成2队做实验：长腿队和短腿队。长腿队的蚂蚁，腿上粘上猪鬃做的高跷，让它的腿更长。短腿队的蚂蚁，把它的腿剪断一截，让它的腿更短。
2、方向
距离确定了，怎么辨认方向？跟你不一样，蚂蚁不靠路上的地标找路，而靠天上的太阳定位。蚂蚁看到的不是太阳的方位角，而是太阳的偏振光。
阳光是自然光线，每个方向都均匀传播。当阳光经过大气层中水汽的折射，会产生在各方向上传播幅度不一样的光线，这是太阳偏振光。你看不见，但蚂蚁能看见。
团队给蚂蚁做了个活动框架，框架上装有过滤镜片阻挡天空中的不同光线。当太阳偏振光经过镜片的折射，偏转了一个角度之后，蚂蚁迷路了。实验证实了猜测：蚂蚁通过太阳偏振光来确定方向。
举个例子，你戴上有偏振镜片的墨镜（或是3D眼镜）看手机时，会发现某个角度下手机屏幕是黑的，原因是偏振镜片阻挡了屏幕上反射的偏振光。你晃动手机，可以看到屏幕上时明时暗，根据屏幕的明暗，你能找到手机角度的变化规律。蚂蚁根据偏振光辨认方向的原理跟你确定手机角度的原理相同。
一句话，太阳偏振光就是蚂蚁的指南针，帮它确定方向。
路径整合方法
在地图上画下走过路的距离，和行走方向之后，沙漠蚂蚁让人赞叹的计算开始了：规划最短回家路径。
上图是蚂蚁的路径图，红点是出发地，灰线是外出时走过的路，一路漫游的蚂蚁在蓝点处找到了苍蝇残骸，打算回家。这时它已经走了592米，花了18.8分钟。黑线是蚂蚁从终点回到起点的路径，几乎是直线，只有140米长，用了6.5分钟跑回了家。
曲曲绕绕的漫游之后，蚂蚁怎么计算出最短回家路径的？也许不用计算，看看太阳吹吹风，凭经验做估计。蚂蚁计算的具体细节不知道，不过研究团队推测蚂蚁使用了类似“路径整合”的方法，路径整合是导航系统里的一种航线推算法。
具体的计算过程可以来看一个最简单的例子，上图中，你从A点出发，先往西边走30米，到B点，再往北边走50米，到C点，这时你从C点回到A点的最短路径是直线CA。知道了你走过的AB、BC路段的方向和距离，你可以计算出你回到A点的方向和距离X。大致是从C往东偏南60度的方向走58米，就回到了起点。
路径整合可以把你走过的路程一段一段计算出来，找出最终优化线路。蚂蚁走过的路远比例子中复杂，但它拥有的数据也只有每段路程的距离和方向，把繁琐信息简单化，蚂蚁在复杂路程中找出了最佳路径。
距离，方向，只要2个数据就整合出最佳路径，蚂蚁的脑袋里不需要装其它冗余的信息，针头大的大脑已经够用了。你的大脑里有850亿个神经元，沙漠蚂蚁的大脑里只有40万个。以最小的芯片做最优化的工作，成本低廉，效果明显。
蚂蚁机器人
法国马赛大学团队学习了沙漠蚂蚁的导航本领，本着蚂蚁以最小芯片做最优化工作的原则，制造出低成本的蚂蚁机器人（AntBot）。
只有2.3公斤重的蚂蚁机器人，配置了一个视觉流传感器，一个偏振光传感器，2个传感器组成定位罗盘。当天空晴朗时，定位误差只有0.02度。天阴时，误差为0.59度。机器人的6条腿跟蚂蚁一样，用来计算步数，确定行走距离。
成品机器人的实测中，随机漫游14米路程，然后以路径整合计算出最短路径导航回到起点，距离误差为6.47厘米。不需要GPS就能自己找路的机器人，特别适合做通讯信号覆盖不到的地方使用，做勘察侦探，开荒拓土的工作。
沙漠蚂蚁身长只有1厘米，平均漫游速度50厘米/秒，最远漫游路程达到732米。机器人身长45厘米，漫游速度10厘米/秒，如果按照蚂蚁的导航本领衡量，机器人巡航覆盖范围应该达到32公里。速度比不上蚂蚁，漫游行程也远远低于蚂蚁，要赶上沙漠蚂蚁，机器人还有很远的路要走。
