蚂蚁觅食效率 优于谷歌查找

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台湾醒报╱记者赖义中╱台北报导】
2014.05.28 03:08 pm

伊索寓言中，辛勤的蚂蚁与懒惰的蚱蜢形成强烈对比，究竟蚂蚁如何统合庞大的分工体系？行为科学家研究后发现，单体蚂蚁的觅食行动，能够为同伴留下复杂的路径网络，经由比谷歌查找还快的高效率计算后，为群体寻找出最佳行动路径，让蚁群看似混乱，却保有最高效率。

这项研究由德国和中国科学家共同发表于美国《国家科学院期刊》。在人类行为中，此种自复杂网络中分析出最高效率的方法称为「最佳化」（optimization），普遍应用于人类生活的各项层面，比如网络查找。

【费洛蒙路径分析】

研究团队将几乎所有已知的蚂蚁觅食相关信息，转换为方程序和算法后进行演算。

他们先假设蚁群觅食存在3阶段行为，侦查蚁先自蚁巢出发，以绕圈方式进行散乱的侦查，疲惫了便回巢进食休息；若其中有蚁发现附近有食物，就携带一小部分回巢，并沿路留下费洛蒙注记，其它蚁群则可循线跟上，也带回部分的食物，但由于费洛蒙的量不高，此时的合作关系还不强。

数量庞大的整体蚁群会复制出无数条类似的费洛蒙路线，而由于费洛蒙具挥发性，若路径较短，味道也较为强烈，蚁群就会选择这些效率高的路线，并留下更多的费洛蒙，不断重复此一过程，减少蚁群的时间和能量消耗，完成了路线最佳化。

以往的研究显示工蚁会将危险性较高的侦查和采集任务交付给年龄较大、对群体价值较低的同伴，以保护年轻蚁，但这次研究则有新看法，科学家认为单体蚂蚁的经验观乎群体觅食行为，老蚁较了解蚁巢周遭的情况，而较年轻蚁却需要时间去学习。

【比谷歌查找还强】

论文作者、德国科学家库尔特斯强调，「一只蚂蚁称不上聪明，但一群蚂蚁就能成就相当智能。」他认为，这种由混乱转换至秩序的机制包含了极复杂的学习机制在内，甚至比谷歌查找的演算还要精确。

库尔特斯解释，类似的自我组织管理机制在鱼群身上也能发现，但蚁群的返巢行为更为特别，其道理亦适用于众多自然与社会系统中。这套数学模型能应用多种具有返家倾向的动物上，如信天翁，同时也对人类浏览网络、或使用智能运输系统的行为演进提供另一种观点。