螞蟻的群體智慧
彼得•米勒
我曾以為螞蟻做什么事都心中有數(shù)。那些列隊爬過我廚房臺面的小家伙們看上去是那么信心十足,于是我猜想它們早就訂好了計劃,知道要去哪兒,要做什么。不然的話,螞蟻又怎能做出組織行軍路線、建造復(fù)雜蟻穴、發(fā)動大規(guī)模突襲等奇妙的行為呢?
結(jié)果我錯了。螞蟻畢竟不是聰明的小工程師、建筑師或武士——至少單個螞蟻不是。當(dāng)需要決定下一步怎么做時,大多數(shù)螞蟻都毫無頭緒。
那我們又該怎么解釋地球上已知的大約1.2萬個螞蟻物種的繁榮呢?它們在1.4億年的進(jìn)化中一定學(xué)到了什么。
螞蟻不聰明,聚在一起就聰明了。蟻群解決對單個螞蟻來說不可思議的問題,比如尋找通往食物源的最短路徑,分派工蟻做不同的工作,保衛(wèi)領(lǐng)土不受鄰居侵襲。落單的時候,螞蟻可能就像個小傻瓜,但聚成蟻群就能對環(huán)境做出快速有效的反應(yīng)。這是因為它們擁有一種被稱做“群體智能”的東西。個體的簡單行動怎樣組合成了群體的復(fù)雜行為?如果幾百只蜜蜂中間有許多不同意見,它們?nèi)绾巫龀鲫P(guān)于蜂巢安置的重大決定?是什么使得一群鯡魚如此精確地協(xié)調(diào)行動,能在瞬間改變方向,仿佛是單一的銀色有機(jī)體?這些動物中,沒有哪一個能夠看到全局,但每一個都為群體的成功出了一份力,它們集體表現(xiàn)出的能力甚至讓那些最了解它們的生物學(xué)家都感到神奇。
蟻群運(yùn)作的要訣之一是:沒有哪只螞蟻執(zhí)掌大權(quán)。沒有將軍來指揮武士,沒有經(jīng)理來使喚工人。蟻后只負(fù)責(zé)產(chǎn)卵。哪怕蟻群中有50萬只螞蟻,也能無需管理而正常運(yùn)作——至少不需要我們所熟知的那些管理形式。它們靠的是個體之間的無數(shù)次互動,共同遵循著一套簡單的經(jīng)驗法則——科學(xué)家稱之為“自組織系統(tǒng)”。
螞蟻是用觸覺和嗅覺進(jìn)行交流的。兩只螞蟻相遇時,就用觸角互相嗅一嗅。覓食蟻每天離穴之前,一般都要等早晨的巡邏蟻回來。巡邏蟻進(jìn)入蟻穴時,會和覓食蟻簡短地碰碰觸角。與巡邏蟻的接觸是一種刺激,驅(qū)使覓食蟻出門。覓食蟻通過與巡邏蟻相遇的頻率來判斷出門是否安全。如果巡邏蟻回巢的頻率正常,就該出去覓食了。如果不正常,就最好再等等。外面可能風(fēng)很大,也可能有一只饑餓的蜥蜴等在那里。一旦有螞蟻開始覓食并帶回食物,其他螞蟻就會根據(jù)自己與返回的覓食蟻碰面的頻率,陸續(xù)加入覓食的行列。
覓食蟻沒找到吃的是不會回來的。食物越少,覓食蟻找到并帶回食物所花的時間就越長。食物越多,它回來得就越快。因此,沒有誰來判定這一天是不是覓食的好日子。做出判斷的是集體,而不是某只螞蟻。這就是群體智能的運(yùn)作原理:簡單的生物遵循著簡單的規(guī)則,各自根據(jù)本地的信息行動。沒有一只螞蟻能夠看到全局,沒有一只螞蟻指揮別的螞蟻做事。歸根到底,它們是不需要領(lǐng)導(dǎo)的,即使是復(fù)雜的行為也能通過相對簡單的互動來協(xié)調(diào)進(jìn)行。
(節(jié)選自2008年11期《青年科學(xué)》)
1.在文中的空白處填上恰當(dāng)?shù)年P(guān)聯(lián)詞。
2.蟻群里眾多的螞蟻是靠什么來維系這個群體的活動的呢?
答:
3.覓食蟻是如何進(jìn)行覓食的?請簡要回答。
答:
4.“覓食蟻沒找到吃的是不會回來的”,這句話寫出了覓食蟻的什么精神?
答:
5.簡要說明一下群體智能的運(yùn)作原理是什么?
答:
1.并但可以那么
2.它們靠的是個體之間的無數(shù)次互動,共同遵循著一套簡單的經(jīng)驗法則——科學(xué)家稱之為“自組織系統(tǒng)”。
3.巡邏蟻回到蟻穴通過觸角的接觸,驅(qū)使覓食蟻出門。一旦有覓食蟻開始覓食并帶回食物,其他覓食蟻就會根據(jù)自己與返回的覓食蟻碰面的頻率,陸續(xù)加入覓食的行列。
4.覓食蟻為了尋覓到食物,具有堅持不懈、持之以恒的精神。
5.它們是不需要領(lǐng)導(dǎo)的,即使是復(fù)雜的行為也能通過相對簡單的互動來協(xié)調(diào)進(jìn)行。
