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向蚂蚁学习 (自然之谜)

    宁宇
  
  蚂蚁们在搬运重量超过自身不知多少倍的物体时,究竟靠什么来协调彼此的动作的?它们又是靠什么来辨别方位,保证每一次发现食物后,总是能够迅速找到最合理的搬运路线?这些多年来一直困扰科学家的问题,最近不但有了头绪,而且为人类解决类似问题帮了个大忙。
  有证据表明,蚂蚁已经在地球上存活了5000—9000万年。科学家估计,前地球上至少生活着1—10兆亿只蚂蚁。它们能以弱小的身躯,在恶劣的自然环境中存活下来,世世代代繁衍生息,必有自己独特的本领。现在人们意识到,这种本领源自蚂蚁的“集体智慧”。研究人员认为,与人类相比,单个蚂蚁的智慧几乎可以忽略不计,然而当众多蚂蚁聚在一起时,它们能应付许多问题。当蚁群在搬运食物的路线上发现障碍物时,它们会以一种类似军队行进过程中传递信息的“接力”式方法,迅速找到绕行的最佳路线。破译蚁群的这种高超通讯能力,对人类设计电脑网络、交通道路以及电话路线均大有启发。
  以设计有线通讯网络拓扑结构为例,当某个节点因数据通过量过大发生阻塞时,必须迅速为这些数据流找到新的路由,争取使信号在最短时间内到达。而在密如蛛网的大型通讯网络中,这样的节点无以计数,要保证网络中所有的节点都能够动态协调工作,是一个相当复杂的问题,尽管人们为此做了很多努力,但至今仍未很好解决。
  蚂蚁用一种非常简单的方法就解决了这个问题。它们在所经过的道路上释放出化学气息,当蚁群中其他成员探测到这种气息后,就会循着特定的路线找到同伴引导的目标,在这条路线上的蚂蚁越多,留下的气味就会越大,于是,就会有更多的蚂蚁参与进来。与此同时,也会有一些蚂蚁去开辟一些新的路线,当原有路线被阻断后,蚁群便会迅速改用备用路线。而另外一些路线由于选用的蚂蚁较少,气味很快被蒸发掉,便不会有后来者使用。
  用从蚂蚁身上学到的东西,改进人类的拓扑理论,构建新的通讯或交通网络,可以说是蚂蚁对人类的一大贡献。比利时一所大学的计算机网络专家多里格和博纳布两人依此原理,在电子地图上设计了一些“虚拟蚂蚁”,让它们爬过图上给出的每一个节点,当到达重要节点时,让它们释放出“虚拟”化学气息,然后,再令其他虚拟蚂蚁沿着这条首选路线继续前进,最终在地图上标出最佳路线。这样一种技术,已经用于设计无障碍通讯电话网和电脑网,并在瑞士用于规划高效交通网。
  蚁群在搬动物体时使用的通讯方法同样十分奇妙。研究发现,蚂蚁协调动作靠的也是在物体上释放气味,而不像我们人类那样相互之间直接交换信息。当力量安排不合理时,蚂蚁会用气味通知其他同伴去加强较弱的一方,最达到力量平衡,而且,绝不会有浪费“人力”的现象发生。现在,人们已开始把从蚂蚁身上学到的东西用于设计移动重物的机器人。

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