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当脚下的温度正在上升 ， 一个蚁群将不得不做出集体决定 ， 每只蚂蚁都能感到脚下的温度 ， 但它们仍然像往常一样继续行进着 ， 突然 ， 它们集体改变了方向 。 整个团队几乎在一瞬间往一个方向撤退 ， 因为一个撤离的群体决定已经做出 。
蚁群的行为看起来不像是几百只蚂蚁 ， 而像是一只动物单体 。 你可能会说 ， 有指挥官就行了呀 ， 只要指挥官一声令下 ， 整个蚁群该往哪走就往哪走 ， 多简单 。
但是蚂蚁之间的信息传递主要是靠信息素 ， 而不是靠听觉或视觉 ， 信息素虽然在蚁群中传播 ， 但蚂蚁们不能分辨出单只蚂蚁（比如指挥官 ， 如果有的话）的信息素 ， 更不可能在几百只蚂蚁散发的信息素迷雾中解读单只蚂蚁的信息素 。 也有人做过实验 ， 把几只、十几只、几十只蚂蚁随机放到一起 ， 它们都能做出有效的群体决策 ， 指挥官的存在的可能性可以排除 。
最近发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上的一项新研究指出 ， 蚂蚁作为一个群体 ， 其行为类似于我们大脑重的神经元网络 。 上千亿个神经元组成我们的大脑 ， 而我们的大脑只会做出一个有效的决策 ， 比如在学习和玩游戏之间选择其一 ， 不可能几百个神经元选择玩游戏 ， 另外几百个神经元选择学习 ， 还有几百个神经元选择弃权……蚂蚁的行为也是类似的 ， 它们一个群体只会做出一个决策 。
在这项研究重 ， 丹尼尔·克罗纳博士（DanielKronauer）和他的同事们开发了一种新的实验装置 ， 用于分析蚁群中的决策 。 他们发现 ， 当一个蚁群由于温度升高而疏散时 ， 蚁群的决定是热量增加幅度和蚁群规模大小的一个函数结果 。
研究结果表明 ， 蚂蚁将感官信息与群体参数相结合 ， 形成群体反应 ， 这一过程类似于神经计算 ， 从而产生决策 。 “我们开创了一种方法 ， 将蚁群理解为一个类似认知的系统 ， 感知输入 ， 然后将其转换为行为输出 ， ”克罗纳博士说 。 “这是真正理解昆虫社会如何参与集体计算的第一步 。 ”
在最基本的层面上 ， 决策可以归结为一系列计算 ， 旨在最大限度地提高效益和降低成本 。 例如 ， 在一种称为感官反应阈值的常见决策类型中 ， 动物必须检测感官输入 ， 如超过一定水平的热量 ， 就会产生某种代价高昂的行为 ， 如放弃食物而撤退——如果温度上升幅度不够大 ， 那就不值得了 。
研究人员想研究这种类型的信息处理是如何在集体层面上发生的 ， 在集体层面上 ， 群体动态发挥了作用 。 他们开发了一个系统 ， 在该系统中 ， 他们可以通过控制温度升高来精确影响蚁群的行为 。 为了跟踪单个蚂蚁和整个蚁群的行为反应 ， 他们用不同的彩色点标记每只蚂蚁 ， 并用跟踪摄像机跟踪它们的运动 。
正如研究人员所预期的那样 ， 当温度达到34摄氏度左右时 ， 由36名工蚁和18只幼虫组成的群体确实撤离了它们的巢穴 。 克罗纳博士说 ， 这一发现有直观的意义 ， 因为“如果你变得太不舒服 ， 你就会离开 。 ”
然而 ， 研究人员惊讶地发现蚂蚁不仅仅对温度有反应 。 当他们将蚁群的大小从10个个体增加到200个个体时 ， 触发撤离决定所需的温度会升高 。 例如 ， 200个个体组成的群体一直坚持到温度超过36度 。 克罗纳博士说：“这个阈值似乎不是固定的 。 相反 ， 它是一个随群体规模而变化的属性 。 ”
个体蚂蚁不知道自己群体的大小 ， 所以他们的决定如何产生？研究人员怀疑 ， 这种解释与信息素有关 ， 信息素是一种在蚂蚁之间传递信息的无形信使 ， 当有更多的蚂蚁在场时 ， 它会扩大其影响 。 他们使用数学模型来证明这种机制确实是合理的 。 但他们不知道为什么更大的蚁群能忍受更高的温度 。 这可能只是因为蚁群的规模越大 ， 重新安置的难度就越大 ， 从而推高了重新安置的临界温度 。
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