轉～螞蟻的羣體智慧

螞蟻的羣體智慧

在戶外和小朋友仔細觀察了螞蟻的行爲。 咱們作的實驗是在一張塑料卡片上放一塊肉，而後放在螞蟻出沒的地面上，觀察螞蟻們的發現和彙集行爲。 

對比用肉乾和剛剛煮熟的肉粒，發現螞蟻對肉味是敏感的，因此更容易發現這類食物。雖然螞蟻們來來每每忙忙碌碌，可是並不是是第一時間就發現了好吃的肉，即便是感覺到味道也存在定位的問題。更況且咱們發現螞蟻幾乎是在隨機性地運動，即便有大體的意志前往有肉味的方向，也並不是是一次性到達。 

來自一個蟻穴的螞蟻行爲方式大體相同，要麼就是都行動急促，要麼就是都很度定地四處漫遊。對這些小個體而言，其實真的沒有什麼個性（也許上帝看咱們也是這樣的），發現食物的螞蟻並不是多麼英雄，不少時候真是靠運氣。某個螞蟻些微越過一些邊界，未必真是主動的突破，而是留下一點突破的氣味，後來者就有機會在此基礎上更進一步。因此這是一種真實發生的隨機發散搜索（Stochastic diffusion search），後面就是傳送食物信息和不斷加強的路徑信息了。完成了食物的搬運，就至關於用智力解決了一個生存的基本問題。

觀察中發現，每一個螞蟻個體均可以感知外界的危險，例如人們用物體去撥弄，或者對它吹氣會立刻出現加速的逃跑反應。螞蟻必定不知道這是什麼類型的危險，也很難有大型動物的判斷力，可是對於與本身的行動自由不符合的外力，讓它立刻警覺，觸發避險迴路。

另外一個特徵是螞蟻對陌生物體或邊界的識別，它們可以判斷出這個新的物體邊界本身不熟悉，或者是個障礙，因此立刻繞開，尋找下一個能夠前進的方向。障礙物的判斷，相對容易，是一個力學問題；判斷陌生物體，可能來自於熟悉氣味的中斷，使它不敢去冒險越過。

螞蟻的行爲方式讓人聯想更多羣體下每一個簡單個體行爲帶來的浮現智能（Emergent Intelligence），也就是羣體智能（Swarm Intelligence），其實總的看來仍是相似「社會神經網絡」的迴路機制發揮做用。各個螞蟻隨機行動，可是可能發生各類相似神經元的信號傳遞，這就至關於一個更動態的大腦。單個螞蟻基本上是在作布朗運動相似的運動（蜜蜂也相似），只是在基因中被編碼的一種行爲，就是生來不斷地隨機探索。可是探索的方式帶來了可能性（好比碰到食物），而且留下了痕跡，而後信息的反覆交換和轉換，增強了羣體行爲的高層含義，看上去很聰明地解決了一個大問題。另外一個方向，若是還原，也必定涉及到這個物種內部的生物化學規則。雖然沒法看到氣味和信息之間的關係，可是從思惟中能夠想像到這類方式在發揮的做用。因此信息的分享、保留（利用媒介），就造成了羣體的模組行爲。這時候，其實把整個蟻穴的全部螞蟻看成一個個體（Agent)也許更合適。模組只是尺度的錯覺，一我的，也不過是不少鬆散的細胞的編碼集合體而已，要是看到粒子層面，幾乎都是分散的泡沫狀態。  

短期內，沒有觀察到的是不一樣螞蟻羣之間的關係，尤爲是對相同食物若是產生共同興趣會有什麼後果（書上說是會爆發戰爭，他們如何被激怒變成敵人？），猜測應當也是氣味爲介質產生不一樣的行爲。至於螞蟻的基因突變帶來了種羣的特徵不一樣，暫時只能靠其餘知識來作聯想。

忽然發現這個活動太有價值：小朋友看螞蟻的各類怪異行爲很快樂，我則爲這些行爲背後的機制而鼓舞。 

Reference:

1. Ant Algorithms Solve Difficult Optimization Problems, Marco Dorigo, 2001

2. Computational Intelligence Methods: Ant Colony Optimization, Pavel Kord′ık, Martin Slapak, 2011