生物的群体智慧

生物的群体智慧

中文摘要:环顾生命世界,你会发现生存智慧无处不在,既存在于个体中,更存在于群体中;特别是对于低等的社会性生物来说,个体的力量微不足道,但群体的能力有时简直令人不可思议。这依靠的是个体之间的交互,遵循的是一种简单的经验法则,科学家将其称之为一种自组织系统。

英文摘要:Look around the living world, you will find that the survival wisdom everywhere. It exists both in the individual and the groups. Especially for the lower social creatures, the power of the individual is insignificant , but the group's power is sometimes incredible. It depends on the interaction between individuals, Following a simple rule of thumb. Scientists call it a self-organizing system.

关键词:生物群体;群体智慧;自组织

当动物聚集的时候,他们能形成一种神秘的群体智慧,使它们得以一种奇特的方式进行沟通和相互学习。德克萨斯州奥斯汀的国会大桥上,150万只皱唇蝠夜晚倾巢而出。在从外界观察的人看来,它们处于一片混乱之中,而在其内部,却是一个有序机敏的,个体间通过相互分享信息使得群体智慧大大提高。布瑞肯洞,4000只雌蝙蝠聚到一起分娩,教蝙蝠幼崽飞行。在出洞时,先飞出洞的蝙蝠通过集体向同一方向飞行形成的漩涡给洞内的蝙蝠传递信息,召唤同伴出洞、同时也决定今天觅食的目的的。鱼群也有类似的行为,它们集体向同一方向游动形成旋涡状,每个成员通过自己的测线系统感知环境,发现危险时发出信息素将信息传递给其他成员。这大大提高了鱼群整体的感官能力,使得它们在面对天敌

旗鱼时及时变换形态,躲避危险。蜜蜂召开会议讨论新巢的位置,红嘴奎利亚雀聚集在一起交流在哪里可以找到最好的食物,火蚁甚至在它们巢穴被洪水冲毁时用它们的身体搭建竹筏逃生,星椋鸟面对黄脚银鸥、马蹄蟹产卵、鸟类和角马迁徙……所有的个体如同一个巨型的有机体,在同一个大脑指挥下统一行动。 白蚁

一个白蚁群体就是一个拥有百万之众的王国,这个王国不仅家族庞大,而且组织严密。 据观察,每类白蚁在大兵团运动时,尽管看上去各个白蚁在漫山遍野地作杂乱的随机运动,但整个蚁群在空间的分布上却是均匀的。它们的编排队形阵容整齐,呈现出一定的花样, 令人瞠目。

一个巨大的、 结构复杂的蚁丘可以保持通风、清洁,并可持续存在40~60年之久。 蚁丘的建筑过程绝对是集体谐调行动的极好例证。 这项浩大的工程不是少数白蚁能完成的, 但奇怪的是, 似乎白蚁只需很少的信息就能建设如此宏伟和复杂的“大厦”。在这个活动的第一阶段, 即打基础的阶段,白蚁的行为似乎是无序的运动 ;它们以随机的方式搬运和卸放土块。 但千万不要小看初始的无序运动,因为白蚁在这样做的时候,已经用激素浸湿了土块,从而能吸引其他白蚁前来帮忙。当该区域中白蚁的数目增多时,它们在那里卸放土块的概率也就增大,这反过来又使激素的浓度进一步提高。这样,一些“柱子”形成了,彼此相隔一定距离,这距离与激素散布的范围有关。白蚁的这些活动引导一些科学家去推测昆虫社会中的“集体思想”。

群体变大时,生物的智慧似乎也随之增加。美国著名生物学家托马斯· 刘易斯曾这样描述白蚁智慧的形成过程:小室里只要有两三只白蚁,就会衔起一块块土粒、木屑搬来搬去,但并无建树。随着越来越多的白蚁的加入,似乎达到了某种临界质量或法定数时,思维开始了。它们开始把小粒叠放起来, 霎时间竖起一根根柱子,造成一个个弯度对称的美丽拱券 (一种建筑结构)。一个个穹顶小室组成的晶状建筑出现了。

白蚁的数目和密度似乎与智慧的大小有关,在它们的数目达到特定阈值时会释放某种外激素,使它们像受惊一样作出反应,出现骚动、激奋,然后就像艺术家一样开始工作。蚂蚁社会的“思维”曾让托马斯· 刘易斯赞叹不已, 他在《细胞生命的礼赞》 一书中写到 :“蚂蚁的确太像人了, 这真够让人为难。 它们

培植真菌,喂养蚜虫作家畜,把军队投入战争,动用化学喷剂来惊扰和迷惑敌人, 捕捉奴隶。织巢蚁属使用童工,抱着幼体像梭子一样往返窜动 纺出线来把树叶缝合在一起, 供它们的真菌园使用。 它们不停地交换信息。 它们什么都干, 就差看电视了。”

蜂群 蜂群建立了一套等级森严的制度,把蜜蜂的群体分成三个等级。

第一个等级是蜂王,蜂王的任务是产卵。它吃最好的蜂王浆,喝最好的蜂蜜,却不需要任何的劳动。它的体型大,寿命长,一般的在三至五年,最长寿的可以活到八、九年。它坐享其成,享受着这个王国给其带来的所有快乐。

第二个等级是雄蜂,它的任务是与蜂王交配繁殖后代。雄蜂不参加酿造和采集生产,它有正常的生理结构,但在享受到正常的雄性快感后,生命便很快的走到了尽头。

第三个等级是工蜂。工蜂仅仅能在出生后的前三天吃一点蜂王浆,以后就只给它吃一些蜜粉混合成的饲料,抑制其生殖器官发育,使其失去正常的生殖能力,成为发育不完全的雌性蜜蜂。虽然它吃的不好,还受到生理上不公正的待遇,但它们却要付出艰辛的劳动。采集食物、哺育幼虫、修筑巢穴、酿造蜂蜜、打扫清理、保卫巢穴、攻击敌人,成为其生存的唯一任务和目标。

工蜂的生命只有三到六个月的时间,它们用短暂的生命,创造着自己王国的繁荣。工蜂的数量多少,决定着这个蜂群的兴衰、强弱。

采蜜的蜜蜂有惊人的飞行速度,飞翔时速为20~40千米。有超人的飞行高度,高度可达1千米。有高超的活动范围,有效活动范围在离巢2.5千米以内。采集花蜜是一项十分辛苦的工作,一只蜜蜂平均日采集10次,每次载蜜量平均为其体重的一半,一生只能酿造0.6克蜂蜜。

筑巢的蜂有过人的建筑天才。它筑的巢,呈六边形,整齐有序的排列成一个整体。有蜜蜂的居住别墅;有蜂王的休闲场所;有幼虫的赡养基地;也有食物的存放仓库;还有酿造蜂蜜的单独专区。一层又一层,像一坐巨大的迷宫,它们却能在其中自由的穿行而不迷路。

守巢的蜂,对外出采蜜的蜂,进行严格的审查,对采不到蜜的蜂严格限制其进入蜂巢;对外来入侵的敌人,发出信号,用其生命的唯一武器保卫着自己生存的家园。

蜜蜂有超强的生存智慧。为了能在寒冷的天气下生存,智慧不凡的小蜜蜂想出了特殊的办法抵御严寒。当巢内温度低到一定温度时,它们在蜂巢内互相靠近,结成球形团在一起,温度越低结团越紧,使蜂团的表面积缩小,密度增加,防止降温过多。它们还用多吃蜂蜜和加强运动来产生热量,以提高蜂巢内的温度。天气寒冷时,蜂球外表温度比球心低,此时在蜂球表面的蜜蜂向球心钻,而球心的蜂则向外移,它们就这样互相照顾,不断地反覆交换位置,渡过寒冬。在越冬结球期间它们离放蜜糖和蜂房很远,是怎样去取食的呢?它们不需解散球体,各自爬出取食,而是通过互相传递的办法得到食料。这样可保持球体内的温度不变或少变,以利于安全越冬。

蜂王给工蜂制定了严格的奖惩制度,给不同工种的蜂制定了不同的奖惩标准,有彩蜜冠军、筑巢专家、酿蜜院士、清洁大王、保蜂卫士等等头衔和称号,按照功劳的大小给以不同的奖励。为了这些名誉、地位,工蜂用短暂的一生的努力,去实现着各自的目标。

让人深思的是, 简单而弱小的生命个体是通过什么方式构成了一个庞大的整体, 并出色地完成了那些远远超出个体智慧之上的复杂工程呢?仅仅是本能使然吗?

观察发现, 一只白蚁只要足够频繁地与其他白蚁接触, 它们之间就能达成某种协同, 完成许多复杂的工作, 例如 : 取来食物、养育幼仔、 捕捉奴隶、 种植庄稼等。 虽然我们还不确切地了解那些信息的真正含义, 但其中很可能包含了关于外部世界的所有情况 : 食物的地点、 敌人的接近、 修蚁丘的需要、 甚至太阳方位变化的信息等, 它们就根据这些来调整自己的行动。

在蚂蚁群体中,没有将军指挥士兵,也没有管理者领导工蜂。即使是一个有着50万只蚂蚁的庞大群体,蚂蚁也能有条不紊地各司其职,其中没有带头者,是由于蚂蚁依靠的个体间的交互形成了一个自组织系统。蚂蚁通过触觉和嗅觉互通信息—用触角判断对方是否属于同一个蚁巢和与外出巡视的蚂蚁沟通—判断

外出是否安全,决定是否出去。至于下一步工作如何安排,则由整个蚁群决定,而不是哪一个特定的个体。

其它生物群体也是一样。原来杂乱无章的生物个体可以通过自组织来实现从无序到有序的跳跃, 产生 “1+1” 大于2的系统整体功能,整体能力远远大于每个个体能力的简单相加,其中信息传递在个体的协同运动中起了重要的控制作用。

参考文献:

[1]刘易斯·托马斯. 《细胞生命的礼赞(李绍明译)》[M].长沙:湖南科学技术出版社1989年.

[2]王殿华. 《生物的“集体智慧”》. 百科知识.2006年6月上.

[3]方陵生. 《蜂群理论与群体智慧》. 世界科学.2007年11期.

[4]王红旗. 《生命智力巨系统的群体智慧和整体智慧》. 草根网.

[5]彼得·米勒. 蚂蚁的群体智慧[J].中华活页文选(初三版).2009(05).

[6] Chuanjun LI. The Study on the Self-organization Behavior about Enterprises Cluster. Management Science and Engineering. 2011(01)


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