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。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、建造復雜蟻穴、發動大規模突襲等奇妙的行為呢?

結果我錯了。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。當需要決定下一步怎么做時,大多數螞蟻都毫無頭緒。

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1.4億年的進化中一定學到了什么。

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,保衛領土不受鄰居侵襲。落單的時候,螞蟻可能就像個小傻瓜,但聚成蟻群就能對環境做出快速有效的反應。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雜行為?如果幾百只蜜蜂中間有許多不同意見,它們如何做出關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調行動,能在瞬間改變方向,仿佛是單一的銀色有機體?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,它們集體表現出的能力甚至讓那些最了解它們的生物學家都感到神奇。

蟻群運作的要訣之一是:沒有哪只螞蟻執掌大權。沒有將軍來指揮武士,沒有經理來使喚工人。蟻后只負責產卵。哪怕蟻群中有50萬只螞蟻,也能無需管理而正常運作——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次互動,共同遵循著一套簡單的經驗法則——科學家稱之為“自組織系統”。

螞蟻是用觸覺和嗅覺進行交流的。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,其他螞蟻就會根據自己與返回的覓食蟻碰面的頻率,陸續加入覓食的行列。

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作原理:簡單的生物遵循著簡單的規則,各自根據本地的信息行動。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,它們是不需要領導的,即使是復雜的行為也能通過相對簡單的互動來協調進行。

(節選自2008年11期《青年科學》)

1.在文中的空白處填上恰當的關聯詞。

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次互動,共同遵循著一套簡單的經驗法則——科學家稱之為“自組織系統”。

3.巡邏蟻回到蟻穴通過觸角的接觸,驅使覓食蟻出門。一旦有覓食蟻開始覓食并帶回食物,其他覓食蟻就會根據自己與返回的覓食蟻碰面的頻率,陸續加入覓食的行列。

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.它們是不需要領導的,即使是復雜的行為也能通過相對簡單的互動來協調進行。