科学家研究蚂蚁时，为什么要给蚂蚁绑高跷，还要截断它的腿？
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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。
踩高跷的蚂蚁（红队），和被截肢的蚂蚁（绿队）默默忍受着残酷实验的折磨，被释放后立刻飞奔回家。实验结果跟团队预测的一样，踩高跷的蚂蚁跑过了蚁巢的位置，而截肢的蚂蚁在还没到蚁巢时就停下了脚步。离家2000步距离，腿长一截就走远了，腿短一截就走不到了。实验证实了猜测：蚂蚁通过计算步数来确定距离。
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。
上图是太阳偏振光的示意图。虚线代表的偏振光围绕太阳形成一圈圈的同心圆，虚线线宽代表了偏振强度。不同方向上，偏振光的明暗程度不一样，地面上的蚂蚁转了一个方向后，看到的偏振光和之前有所不同，根据偏振光的变化它能辨认出自己的方向。
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。
右图是计算机模拟蚂蚁漫游，根据机器人随机的漫游路线，用路径整合方法推算出的最短回家路径。
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。
最简单的导航系统，最优化的路径整合。简单高效的沙漠蚂蚁，愿阳光一直照耀着你，永远不迷路。
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因为科学家们发现蚂蚁一直在走直线，怀疑它的腿部有定位功能，所以才要截断它的腿，观察蚂蚁失去腿之后是否还会一直走直线。
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蚂蚁出去觅食的时候从来都不会迷路，不管走多远都可以准确的回到家里，后来经过科学家研究发现蚂蚁的脑海里只记得回家的方向和出来的路线，这样不管蚂蚁走多远都会找到家
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因为它太小了，这样才能看到它，方便观察，防止它到处跑。
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因为他们的身体都是很小的，比较难观察，这样方便观察。
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因为蚂蚁太小了，如果不这么做的话一不留神他们就不见了。