螞蟻的群體智慧
彼得•米勒
我曾以為螞蟻?zhàn)鍪裁词露夹闹杏袛?shù)。那些列隊(duì)爬過(guò)我廚房臺(tái)面的小家伙們看上去是那么信心十足,于是我猜想它們?cè)缇陀喓昧擞?jì)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(dòng)大規(guī)模突襲等奇妙的行為呢?
結(jié)果我錯(cuò)了。螞蟻畢竟不是聰明的小工程師、建筑師或武士——至少單個(gè)螞蟻不是。當(dāng)需要決定下一步怎么做時(shí),大多數(shù)螞蟻都毫無(wú)頭緒。
那我們又該怎么解釋地球上已知的大約1.2萬(wàn)個(gè)螞蟻物種的繁榮呢?它們?cè)?.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(duì)單個(gè)螞蟻來(lái)說(shuō)不可思議的問(wèn)題,比如尋找通往食物源的最短路徑,分派工蟻?zhàn)霾煌墓ぷ?保衛(wèi)領(lǐng)土不受鄰居侵襲。落單的時(shí)候,螞蟻可能就像個(gè)小傻瓜,但聚成蟻群就能對(duì)環(huán)境做出快速有效的反應(yīng)。這是因?yàn)樗鼈儞碛幸环N被稱做“群體智能”的東西。個(gè)體的簡(jiǎn)單行動(dòng)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(jiàn),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(yú)如此精確地協(xié)調(diào)行動(dòng),能在瞬間改變方向,仿佛是單一的銀色有機(jī)體?這些動(dòng)物中,沒(méi)有哪一個(gè)能夠看到全局,但每一個(gè)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(méi)有哪只螞蟻執(zhí)掌大權(quán)。沒(méi)有將軍來(lái)指揮武士,沒(méi)有經(jīng)理來(lái)使喚工人。蟻后只負(fù)責(zé)產(chǎn)卵。哪怕蟻群中有50萬(wàn)只螞蟻,也能無(wú)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(gè)體之間的無(wú)數(shù)次互動(dòng),共同遵循著一套簡(jiǎn)單的經(jīng)驗(yàn)法則——科學(xué)家稱之為“自組織系統(tǒng)”。
螞蟻是用觸覺(jué)和嗅覺(jué)進(jìn)行交流的。兩只螞蟻相遇時(shí),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(lái)。巡邏蟻進(jìn)入蟻穴時(shí),會(huì)和覓食蟻簡(jiǎn)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(mén)。覓食蟻通過(guò)與巡邏蟻相遇的頻率來(lái)判斷出門(mén)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(kāi)始覓食并帶回食物,其他螞蟻就會(huì)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(méi)找到吃的是不會(huì)回來(lái)的。食物越少,覓食蟻找到并帶回食物所花的時(shí)間就越長(zhǎng)。食物越多,它回來(lái)得就越快。因此,沒(méi)有誰(shuí)來(lái)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(jiǎn)單的生物遵循著簡(jiǎn)單的規(guī)則,各自根據(jù)本地的信息行動(dòng)。沒(méi)有一只螞蟻能夠看到全局,沒(méi)有一只螞蟻指揮別的螞蟻?zhàn)鍪�。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(guò)相對(duì)簡(jiǎn)單的互動(dòng)來(lái)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(lái)維系這個(gè)群體的活動(dòng)的呢?
答:
3.覓食蟻是如何進(jìn)行覓食的?請(qǐng)簡(jiǎn)要回答。
答:
4.“覓食蟻沒(méi)找到吃的是不會(huì)回來(lái)的”,這句話寫(xiě)出了覓食蟻的什么精神?
答:
5.簡(jiǎn)要說(shuō)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(gè)體之間的無(wú)數(shù)次互動(dòng),共同遵循著一套簡(jiǎn)單的經(jīng)驗(yàn)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(guò)觸角的接觸,驅(qū)使覓食蟻出門(mén)。一旦有覓食蟻開(kāi)始覓食并帶回食物,其他覓食蟻就會(huì)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(jiān)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(guò)相對(duì)簡(jiǎn)單的互動(dòng)來(lái)協(xié)調(diào)進(jìn)行。
