群体智慧精妙理论

我曾以为蚂蚁做什么事都心中有数。那些列队爬过我厨房台面的小家伙看上去是那么信心十足，于是我猜想它们早就订好了计划，知道要去哪儿，要做什么。不然的话，蚂蚁又怎能做出组织行军路线、建造复杂蚁穴、发动大规模突袭等等奇妙行为呢？
　　结果我错了。蚂蚁毕竟不是聪明的小工程师、建筑师或武士——至少单个蚂蚁不是。当需要决定下一步怎么做时，大多数蚂蚁都毫无头绪。斯坦福大学的生物学家德博拉·M· 戈登说：“如果你去观察一只蚂蚁工作的样子，它的笨拙会让你印象深刻。”
　　那我们又该怎么解释地球上已知的大约1.2万个蚂蚁物种的繁荣呢？它们在1.4 亿年的进化中一定学到了什么。
　　戈登说：“蚂蚁并不聪明，但聚在一起就聪明了。”蚁群可以解决对单个蚂蚁来说不可思议的问题，比如寻找通往食物源的最短路径，分派工蚁做不同的工作，或保卫领土不受邻居侵袭。落单的时候，蚂蚁可能就像一个个小傻瓜，但聚成蚁群就能对环境作出快速有效的反应。这是因为它们拥有一种被称做“群体智能”的东西。
　　欲问群体智能来自何处，实际上提出了一个根本性的问题： 个体的简单行动怎样组合成了群体的复杂行为？如果几百只蜜蜂中间有许多不同意见，它们如何做出关于蜂巢安置的重大决定？是什么使得一群鲱鱼如此精确地协调行动，能在瞬间改变方向，仿佛是单一的银色有机体？这些动物中，没有哪一个能够看到全局，但每一个都为群体的成功出了一份力，它们集体表现出的能力甚至让那些最了解它们的生物学家都感到神奇。不过，在过去几十年中，研究人员已获得了一些有趣的发现。
　　例如，蚁群运作的要诀之一是： 没有哪只蚂蚁执掌大权。没有将军来指挥武士。没有经理来使唤工人。蚁后只负责产卵。哪怕蚁群中有50万只蚂蚁，也能无需管理而运作无碍——至少不需要我们所熟知的那些管理形式。它们靠的是个体之间的无数次互动，共同遵循着一套简单的经验法则。科学家称之为“自组织系统”。就拿工作分配的问题来说吧。德博拉· 戈登在亚利桑那沙漠研究红收获蚁，那里的蚁群每天早上要决定该派多少工蚁出去觅食，数目视情况而改变。觅食蚁最近发现了盛产谷物的宝地吗？也许需要多派些工蚁才能把收获拖回家。昨晚的暴雨损坏了蚁穴吗？可能得多留下些工蚁来修理。一只蚂蚁可能今天是修巢工，明天就是垃圾工了。可是如果没有管理者，蚁群如何来作这些调整呢？对此，戈登自有一套理论。
　　蚂蚁是用触觉和嗅觉进行交流的。两只蚂蚁相遇时，就用触角互相嗅一嗅，看对方是否来自同一个蚁穴，之前在何处干活（在蚁穴内和蚁穴外干活的蚂蚁气味不同）。觅食蚁每天离穴之前，一般都要等早晨的巡逻蚁回来。巡逻蚁进入蚁穴时，会和觅食蚁简短地碰碰触角。
　　戈登说“: 与巡逻蚁的接触是一种刺激，驱使觅食蚁出门。但觅食蚁需要与多个巡逻蚁接触，每次持续不过10秒，然后才出去。”
　　为了观察这种行为，戈登和来自科罗拉多大学的合作者迈克尔· 格林在某日早晨抓了几只正离开蚁穴的巡逻蚁。半小时之后，他们按一定的时间间隔把玻璃珠扔进蚁穴入口，有的珠子涂了巡逻蚁的气味，有的涂了修巢蚁的气味，还有的什么气味都没有，以模拟蚂蚁归来的效果。结果只有涂了巡逻蚁气味的珠子会促使觅食蚁外出。他们得出结论：觅食蚁通过与巡逻蚁相遇的频率来判断出门是否安全。（如果巡逻蚁回巢的频率正常，就该出去觅食了。如果不正常，就最好再等等。外面可能风很大，也可能有一只饥饿的蜥蜴等在那里。）一旦有蚂蚁开始觅食并带回食物，其他蚂蚁就会根据自己与返回的觅食蚁碰面的频率，陆续加入觅食的行列。
　　戈登说：“觅食蚁没找到吃的是不会回来的。食物越少，觅食蚁找到并带回食物所花的时间就越长。食物越多，它回来得就越快。因此，没有谁来判定这一天是不是觅食的好日子。作出判断的是集体，而不是某只蚂蚁。”
　　这就是群体智能的运作原理： 简单的生物遵循着简单的规则，各自根据本地信息行动。没有一只蚂蚁能够看到全局。没有一只蚂蚁指挥别的蚂蚁做事。有些蚂蚁物种工作起来可能比其他同类更老练。（例如白翅切胸蚁会利用多重标准来评估未来筑巢地的质量。）但在牛津大学和普林斯顿大学任职的生物学家伊恩· 库赞说，归根到底，它们仍是不需要领导的，“即使是复杂的行为也能通过相对简单的互动来协调进行”。
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（欲知完整故事，请阅读2007年十一月号《华夏地理》）