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蚂蚁如何作出集体决策?

导语

来自以色列魏茨曼科学研究所的研究者,设计了蚂蚁的集体决策模型,并通过实验验证了蚂蚁在运输食物过程中的决策机制。原来小小蚂蚁也蕴含着大大智慧。

蚂蚁在携带食物到巢穴的过程中常常会遇到障碍。为了找到它们如何确定最佳的运输路线,研究人员首先使用了一个数学模型,在这个数学模型中,在蚂蚁前行的过程中设置了带有小洞的障碍物。这个模型提出了两种可能的解决方案:从洞口挤出食物或者绕过障碍物。而蚂蚁所走的路径取决与蚂蚁的数量,而蚂蚁的数量又取决于运输食物的大小。

研究小组利用以色列野生蚂蚁测试了他们的模型,通过给野生蚂蚁大小不一的大型环状货物,并在上面涂满猫粮,让所有蚂蚁集体运输这个货物。然后研究人员在正在运输货物的蚂蚁前面放置了一个透明的塑料墙,墙上有一个小孔。

蚁群前面的蚂蚁沿着信息素的轨迹走到了洞口,他们倾向于拉动货物前进,而在蚁群后面的蚂蚁则倾向于在拉动和举起之间切换,从而帮助减少货物和地面的摩擦,后面的蚂蚁是根据他们从前面蚂蚁那里得来的信息来判断自己的行为。“并不是单个的蚂蚁在思考这个问题”,本文的合著者之一、以色列魏茨曼科学研究所(the Weizmann Institute of Science in Israel)生物物理学家 Nir Gov 表示。“我们认为,他们基本上是有组织的、有合作的来加强现有的运动”。

作者认为,这个蚁群的集体力量决定了食物移动的方式。较小的蚂蚁群体从他们的同伴只能得到较弱的信息,所以他们会花更多的时间在洞口移动,而较大的蚂蚁群则能够更快速地作出绕过屏障的集体决策。在后一种情况中,更多的蚂蚁参与进来,所以可以更快速地找到解决方案。

 

在德国研究蚂蚁行为的 Tomer Czaczkes 虽然没有参与这项研究,但他认为这项研究为找到蚂蚁可能遵循的规则提供了很好的建议。

J.E. Ron et al., “Bi-stability in cooperative transport by ants in the presence of obstacles,” PLOS Comput Biol, 14:e1006068, 2018.

论文地址:

https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1006068

原文地址:

https://www.the-scientist.com/the-literature/how-ants-make-collective-decisions-64523/amp?from=singlemessage

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