蚂蚁群落内部 - 黛柏拉 M. 戈登 （Deborah M. Gordon）

全部课程请看：http://ed.ted.com/lessons/inside-the-ant-colony-deborah-m-gordon
蚂蚁有着动物王国中最为复杂的社会组织之一；它们住在有结构的群落中，包含不同类型的成员，扮演专门角色。听上去很熟悉？黛柏拉 M. 戈登解释了这些不可思议的生物 交配、交流、获得食物的方式，揭示它们的动作如何模拟并预示我们的行为。

课程：黛柏拉 M. 戈登 （Deborah M. Gordon），动画：Steve Belfer Creative Inc.

思考下要使一个人类定居点繁荣

需要发生的所有事：

获得食物，

建造居所，

生儿育女，等等。

这需要有一个方法来分配资源，

组织主要力量

以及高效地分配劳动力

现在想像下在无任何计划

或更高层次交流的情况下来做这件事。

欢迎来到蚂蚁群落。

在动物王国中，

蚂蚁有着某种最为复杂的社会组织，

（它们）住在有结构的群落中，

包含不同类型的成员

这些成员有明确角色。

尽管这听上去和某种人类社会很相似，

然而这个组织并非由任何更高层次的决定而产生，

而是生物程序循环的一部分。

在许多（蚂蚁）亚种中，

来自种群中所有附近的群落的

有翅雄蜂和有翅未交配蜂皇

分别离开它们不同的巢穴

在一个中间地聚集交配

利用外激素引导对方到繁殖地。

交配后，雄蜂死去，

而雌蜂则尝试建立一个新的群落。

少数能在一个合适的地点成功定居（的雌蜂），

失去翅膀，

并开始产卵，

有选择的使一些在交配中保留并储藏的精子受精

受精的卵子长成雌性工蜂

负责照顾蜂皇和她的卵。

然后它们负责保卫群落

以及储存食物，

而未受精的卵长成雄蜂

它们唯一的工作是等待直至他们准备好离开蜂巢

以及繁殖，重新开始这一循环。

那么工蜂怎么决定该做什么及何时做这些事呢？

嗯，他们其实并不决定。

尽管他们没有内部交流的方法，

个体蚂蚁确实通过接触、声音和化学信号

与其他蚂蚁互动。

这些刺激伴随着许多事：

从警告其他蚂蚁另一只蚂蚁被杀，

到当蜂皇已临近生育期末时发出信号。

但蚂蚁群落最令人印象深刻的收集能力之一

是无任何先决计划下

彻底而有效地勘查大块区域。

多数蚂蚁亚种仅有有限视觉或没有视觉

而且只能闻到他们附近的东西。

加上他们缺乏高层面的协调，

这使他们貌似糟糕的勘探者，

但有一个令人惊叹的简单方法

使蚂蚁能最大化他们的搜索效率；

（这就是）以个体互动为依据

改变他们的移动模式。

当两只蚂蚁相遇，

他们通过碰触触角来感知对方。

如果在小块区域内有许多蚂蚁，这将发生的更为频繁

导致他们通过更迂回和随机的移动路径来响应（彼此）

来使搜索更彻底。

但在大块区域中仅有少量蚂蚁，

这样的碰面则发生的不那么频繁

它们能够走直线来覆盖更多地面。

当用这种方式勘察他们环境时，

一只蚂蚁会遇到各式各样的事，

从威胁或敌人，到可选的巢穴点。

一些亚种有另外一个能力，称为招募。

当这些蚂蚁中的一只碰巧找到食物时，

它会带回食物，用一种化学气味来标记路径，

然后其他蚂蚁会跟随这一外激素（标记的）路径，

并在他们每次能找到食物并返回时更新这一路径。

一旦地点中的食物耗尽，

这些蚂蚁便停止标记他们的回程。

气味散发，蚂蚁们便不会再被吸引到这条路径上。

事实上，这种看似原始的搜索和回收方法

应用于计算机模型上非常有用，

(例如)从分散元素中获得最优解决方法，

随机工作和交换简单信息。

这在理论上和实际上有很多应用，

从解决著名的销售人员差旅问题，

到计算机任务进度安排和最优化网络搜索，

以及使多组机器人能够勘察矿区

或在无任何中央控制下，整体焚烧某一建筑。

但你可以直接通过一些简单实验来

观察这些令人陶醉的简单而有效的过程，

通过让蚂蚁进入不同大小的空旷区域

并注意他们的行为。

蚂蚁可能不会选举，开会甚至列计划，

但如此简单的生物

却能用这些复杂方式高效实现功能，

我们人类仍能从这一方法中学到东西。