蚂蚁大战人类：集体智慧的考验

　　在厨房里和蚂蚁打过交道的人都知道蚂蚁是高度群居的生物；很少看到一个人独处。人类也是社会动物，即使我们中的一些人喜欢独处。蚂蚁和人类也是自然界中仅有的两种生物，它们在运输远远超过自身尺寸的大负荷时始终保持合作。魏茨曼科学研究所（Weizmann Institute of Science）的奥弗·费尔曼（Ofer Feinerman）教授和他的团队利用这一共同特征进行了一场有趣的进化竞赛，并提出了这样一个问题：谁更擅长操纵大量负载通过迷宫？今天发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上的令人惊讶的研究结果，为群体决策以及合作与单干的利弊提供了新的视角。

　　为了对两个完全不同的物种进行比较，由Tabea Dreyer领导的研究小组创造了一个现实版的“钢琴移动谜题”，这是一个来自运动规划和机器人领域的经典计算问题，处理在复杂环境中将形状不寻常的物体（比如钢琴）从a点移动到B点的可能方法。参与者拿到的不是钢琴，而是一个巨大的t形物体，他们必须操纵这个物体穿过一个长方形的空间，这个空间被分成三个由两条窄缝连接的房间。

　　研究人员创造了两组只在大小上不同的迷宫，以匹配蚂蚁和人类的尺寸，以及不同大小的群体。招募研究参与者对于人类来说更容易，他们自愿参加只是因为他们被要求参加，可能是因为他们喜欢竞争的想法。另一方面，蚂蚁远没有竞争力。它们之所以加入，是因为它们被误导了，以为沉重的负担是一块多汁的可食用的食物，它们正在把它们运送到巢穴里。

　　

　　（左至右）Tabea Dreyer和Ofer Feinerman教授

　　选择与智人竞争的蚂蚁是长角旁蚁。它们之所以被称为“疯狂蚂蚁”，是因为它们的触角很长，尽管它们有时被称为“疯狂蚂蚁”，因为它们倾向于四处奔跑。这种熟悉的黑蚂蚁，大约3毫米长，在世界各地都很常见。在以色列，它们在沿海地区和该国南部特别普遍。

　　这些蚂蚁以三种组合方式解决了迷宫的挑战：一只蚂蚁，一个由大约7只蚂蚁组成的小群体，以及一个由大约80只蚂蚁组成的大群体。人类以三种平行的组合方式处理这项任务：一个人，一个由6到9个人组成的小组和一个由26人组成的大小组。为了使比较尽可能有意义，在某些情况下，一组人被指示避免通过说话或手势交流，甚至戴上外科口罩和太阳镜来掩盖他们的嘴和眼睛。此外，人类参与者被告知只能通过模拟蚂蚁握住重物的方式来握住重物。手柄上装有测量每个人在整个尝试过程中施加的拉力的仪表。研究人员对每种组合重复了多次实验，然后在使用计算机模拟和各种物理模型的同时，仔细分析了视频和所有先进的跟踪数据。

　　

　　蚂蚁和人类在迷宫中竞争操纵t形负载

　　不出所料，人类的认知能力使他们在个人挑战中占据优势，在这种挑战中，他们采取了精心计算的战略计划，轻松超越了蚂蚁。然而，在小组挑战中，情况完全不同，特别是对于较大的小组。蚂蚁群体不仅比单个蚂蚁表现得更好，而且在某些情况下，它们比人类表现得更好。成群的蚂蚁以一种有计划和有策略的方式一起行动，表现出集体记忆，帮助它们坚持在一个特定的运动方向上，避免重复的错误。与之相反，人类在集体行动时却无法显著提高自己的表现。当群体成员之间的交流被限制在类似蚂蚁的方式时，他们的表现甚至比个人的表现还要低。他们倾向于选择“贪婪”的解决方案——这在短期内看起来很有吸引力，但从长远来看却没有好处——根据研究人员的说法，他们选择了最小公分母。

　　“蚁群实际上是一个家庭，”费尔曼说。“巢里的蚂蚁都是姐妹，他们有共同的利益。这是一个紧密结合的社会，合作远远超过竞争。这就是为什么蚁群有时被称为超级有机体，一种由多个相互合作的“细胞”组成的生命体。我们的研究结果证实了这一观点。我们已经证明，蚂蚁作为一个群体行动是更聪明的，对他们来说，整体大于部分的总和。相比之下，形成群体并没有扩大人类的认知能力。在社交网络时代非常流行的著名的‘群体智慧’在我们的实验中并没有出现。”

　　

　　科学数据

　　地球上大约有15000种蚂蚁，它们都生活在大的群体中。这些物种中约有1%合作运输重物。

　　尽管人类合作面临种种挑战，但几位作者在这项研究中成功地联合起来。他们包括魏茨曼复杂系统物理系Feinerman小组的Ehud Fonio博士，魏茨曼化学和生物物理系的Nir Gov教授，以及当时由Gov和海法大学Amos Korman教授指导的博士生Amir Haluts博士。

　　奥弗·费尔曼教授是现任亨利·j·莱尔教授主席。Tom Beck复杂系统物理学研究主席支持Feinerman教授实验室的一名工作人员。