向蚂蚁和蜜蜂学习群体智慧

http://www.sina.com.cn 2007年08月06日16:26 青年参考

  文PeterMiller

  

  我从前以为蚂蚁很清楚自己在做什么,列队爬过厨房整理台,看起来很有自信,所以我猜,它们心里肯定有一套计划 ,知道往哪儿去、该做什么。要不然,蚂蚁怎么有办法规划路线、建造复杂的蚁窝、发动波澜壮阔的突击行动……做出种种蚂 蚁会做的事?

  结果我错了。蚂蚁根本不是什么聪明的小小工程师、建筑师,或是战士——至少作为单独的个体时不是。在决定下一 步要做什么这方面,大多数蚂蚁是一点概念也没有的。“你观察一只正在努力完成某件事情的蚂蚁,一定会对它的笨拙印象深 刻。”美国斯坦福大学生物学家黛博拉·高登说。

  

  群体智慧的关键是

  “没有老大”

  如果这样,地球上的蚂蚁活得这么成功,又该如何解释?这1.4亿年来它们一定学会了什么。

  “蚂蚁并不精明,”高登说,“精明的是蚁群。”一个蚁群能够解决的问题,是单只蚂蚁不可能办得到的,例如找到 通往最佳食物来源的最短路径、保卫领土不被入侵。个别的蚂蚁可能是一个个小笨瓜,一旦形成群体,却能对环境做出迅速有 效的反应,而它们靠的就是“群体智慧”。

  这种智慧的来源,引出了自然界的一个根本问题:单独的行动如何综合成群体的复杂行为?几百只蜜蜂怎么对蜂巢的 重大问题做决定?是什么因素让鲱鱼群的动作配合得天衣无缝,能够瞬间同时改变方向?这些动物并不明白整个大局,但每一 只都对群体的成功有贡献。它们的集体能力,让最了解这些动物的生物学家感到不可思议。不过,在过去这几十年间,研究人 员已经有了一些有趣的见解。

  拿蚁群来说,一个蚁群成功的关键之一就是没有谁是“老大”。没有蚂蚁将军在指挥蚂蚁战士,没有蚂蚁经理在命令 蚂蚁员工;蚁后只负责产卵,并不担任领导角色。就算是一个有50万只蚂蚁的蚁群,在没有任何管理的情况下仍能运作得很 好。蚁群依赖的是个体间数不清的互动,每一只都依靠简单的法则行事。

  以分配工作为例,在高登研究红收获蚁的美国亚利桑那州沙漠,有一个蚁群每天早上会计算要派多少只工蚁出去觅食 。数量视情况而定:觅食蚁最近是否在哪里发现了大量的美味种子?有的话,就得多派些蚂蚁去把它搬回来;昨夜的暴风雨打 坏了蚁窝?那么就要多留些修缮工蚁来帮忙修补。一只蚂蚁有可能今天是修缮蚁窝的,明天是收集垃圾的,如果没有谁是主管 ,蚁群要怎么做这些安排呢?对此,高登有一套理论。

  

  简单的动物

  遵循简单的规则

  蚂蚁靠接触和气味来沟通。当一只蚂蚁碰上另一只蚂蚁时,它会上前嗅闻,以了解对方是否为自己人,之前在哪里工 作(在蚁窝外工作的蚂蚁,气味跟待在窝里的蚂蚁不一样)。通常觅食蚁每天都会等到清晨外出的巡逻蚁返回,再离开蚁窝。 巡逻蚁进入蚁窝时,会跟觅食蚁碰一下触角。

  “觅食蚁和巡逻蚁的碰触是一种刺激,告诉觅食蚁该外出了,”高登说,“不过觅食蚁需要和几只巡逻蚁碰触,每次 间隔不超过10秒,之后才会出去。”

  为了看看这是怎么运作的,一天早上,高登和她的研究搭档麦可·格林把刚离巢的巡逻蚁捉起来,等了半个小时,再 以固定的时间间隔把玻璃珠丢进蚁窝入口,模拟蚂蚁回巢。珠子有的涂了巡逻蚁的气味,有的涂了修缮蚁的气味,有的没有气 味。结果,只有涂了巡逻蚁气味的珠子会刺激觅食蚁离巢。

  “觅食蚁没找到食物不会回巢,”高登说,“食物愈少,觅食蚁花在找食物和回巢上的时间愈久;食物愈多,回巢也 愈快。所以没有谁在决定今天是不是觅食的好日子,是集体在决定。”

  这就是群体智慧的道理:简单的动物遵循简单的规则,每个个体根据局部资讯来行事,没有一只蚂蚁知道整体的情形 。在牛津和普林斯顿大学任教的生物学家伊恩·库赞说:“再复杂的行为,也能用相当简单的互动来协调。”

  

  蜜蜂

  怎样化解分歧

  说到群体智慧,身怀实用绝技、能让人类学习的昆虫并不是只有蚂蚁。在美国缅因州南岸一座海风轻拂的小岛上,生 物学家汤玛斯·西利研究蜜蜂善于做决定的神奇本领已经有一阵子了。由于一个蜂巢里最多有5万只工蜂,蜜蜂因此演化出可 化解个体间争议、求得群集最大利益的方法。

  过去10年来,西利和加州大学河滨分校的寇克·菲舍尔等人,一直在研究蜂群是怎么选择新家的。晚春一到,蜂巢 开始变得拥挤,蜂群通常会分家,蜂后、部分雄蜂和半数工蜂会飞行一小段距离,聚集在一根树枝上。蜂群就在那里露宿,由 小部分蜜蜂去找新房。最理想的筑巢地点是在离地够高的树洞里,有朝南的小孔作为入口,内部有空间容纳幼虫和蜂蜜。蜂群 一旦选好地点,通常不会再搬,因此选择必须正确无误。

  西利的团队想知道这是怎么办到的,他们把几个4000只左右的小型蜂群运到“浅滩海洋试验室”所在的阿普多尔 岛,把每个蜂群都放走,让蜜蜂去找他们放在岛屿一边的蜂巢箱。这座一公里长的小岛上有很多灌木,但几乎没有乔木或其他 适合筑巢的地方。

  在一项试验中,他们放了5个巢箱,其中4个不够大,一个差不多刚刚好。很快,5个箱子周围都出现了侦察蜂,这 些侦察蜂回到蜂群时都跳起了摇摆舞,催促其他侦察蜂也去瞧一瞧。每一支舞的强度反映出侦察蜂对该筑巢地点的热衷程度。 过了一段时间,已有几十只侦察蜂跳得非常起劲,有的支持这个地点,有的支持那个地点;每只巢箱周围都有一群蜜蜂嗡嗡起 舞。

  决定的那一刻不是发生在主蜂群内,而是在外面,在侦察蜂聚集的巢箱周围。只要有一个巢箱入口的侦察蜂在15只 左右(这个门槛已由其他试验证实),那只箱子周围的蜜蜂感觉出法定数目已经达到,便会回到蜂群中宣布这个消息,新家选 定了。

  “这是一场比赛,”西利说,“哪一个地点会最先累积到15只蜜蜂呢?”

  从被选中的巢箱返回的侦察蜂会分散到蜂群中,发出搬家的讯号。一旦全部蜜蜂都准备好了,蜂群就会一起飞到新家 。果不其然,新家就是5个箱子中最理想的那个。

  蜜蜂的决定规则是广纳不同选项,鼓动各种想法的自由竞争。这些规则让西利大为叹服,他现在把它用在康奈尔大学 自己担任系主任的系里。“我把从蜜蜂身上学到的东西用在系务会上。”他说。西利要与会人员找出所有可能性,把各自的想 法拿出来讨论一番,然后进行不记名投票。“蜂群就是这么做的,这种做法使一个团体有时间让最好的想法浮现,并获得采纳 。一般人通常都很愿意接受这样的做法。”

  

  三个臭皮匠

  顶个诸葛亮

  事实上,按《群众的智慧》一书的作者詹姆斯·索罗维基的说法,采用蜜蜂规则的团体几乎都会变得更聪明。索罗维 基说,只要成员多样化,能独立思考,并以投票、竞标等机制来产生集体决定,不论是股市投资者、科学家,甚至玩猜猜看游 戏的小孩,都能成为聪明的团体。

  这种想法突显出集体智慧的一个重要真理:只有当个别成员都以负责任的态度行动、自己做决定的时候,群众才会趋 向于有智慧。如果成员都互相模仿,或者成为潮流的奴隶,又或者只等着别人来告诉自己怎么做,这样的团体是不可能聪明的 。蚂蚁也好,律师也罢,团体要变得聪明,就得仰仗成员作好自己份内的事。

  想像有一只蜜蜂在蜂巢内走着,这时如果吹来一阵寒风,蜜蜂会借颤抖产生的热力,给附近的蜂卵保暖。这只蜜蜂并 不晓得在蜂巢的其他地方,有几百只工蜂同时也在这么做,好让下一代受惠。

  “蜜蜂对整体情况的认知,不会比你我好到哪去,”有蜜蜂专家说,“没有人知道整个社会需要的是什么,但我们可 以看看四周,然后说:哦,他们需要有人去学校当义工,去教会割草,去帮忙推动一个政治运动。”

  在复杂的世界里,如果想找一个楷模,学学蜜蜂准错不了。

  (《美国国家地理》杂志)


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