蚁群在决策时的行为类似于神经网络
一项新的研究表明，的确，蚂蚁作为一个群体的行为类似于大脑中的神经元网络。
洛克菲勒的Daniel Kronauer和博士后助理Asaf Gal开发了一个新的实验装置，以细致地分析蚁群的决策。据《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)报道，他们发现，当一个蚁群因气温上升而撤离时，它的决定是热量增加幅度和蚁群规模的函数。
研究结果表明，蚂蚁将感觉信息与群体参数结合起来，得出群体反应——这一过程与神经计算产生决策类似。
“我们开创了一种方法，将蚁群理解为一种类似认知的系统，它感知输入，然后将它们转化为行为输出，”社会进化和行为实验室的负责人Kronauer说。“这是真正理解昆虫社会如何进行集体计算的第一步。”
一个新的范例
在最基本的层面上，决策归结为一系列旨在最大化利益和最小化成本的计算。例如，在一种被称为感官反应阈值的常见决策类型中，动物必须检测到感官输入，比如超过一定水平的热量，从而产生某种代价高昂的行为，比如离开。如果气温上升的幅度不够大，就不值得这么做。
Kronauer和Gal想要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，群体动力学发挥了作用。他们开发了一个系统，在这个系统中，他们可以精确地用可控的温度升高来干扰蚁群。为了追踪单个蚂蚁和整个蚁群的行为反应，他们用不同颜色的点标记每只蚂蚁，并用跟踪摄像机跟踪它们的行动。
正如研究人员所预期的那样，当气温达到34摄氏度左右时，由36只工蜂和18只幼虫组成的固定规模的蜂群可靠地撤离了它们的巢穴。Kronauer说，这个发现很直观，因为“如果你感到太不舒服，你就会离开。”
然而，研究人员惊讶地发现，蚂蚁不仅仅对温度本身做出反应。当它们把蜂群的规模从10只增加到200只时，促使它们做出撤离决定的温度也随之升高。例如，200只企鹅在气温飙升至36度以上之前一直坚持着。“似乎这个门槛并不是固定的。相反，这是一种随群体规模而变化的突发属性，”克罗诺尔说。
每个蚂蚁都不知道它们的蚁群有多大，所以它们怎么能据此做出决定呢?他和Gal怀疑这与信息素的方式有关，信息素是蚂蚁之间传递信息的隐形信使，当有更多的蚂蚁在场时，信息素的影响就会扩大。他们用一个数学模型来证明这种机制确实是可行的。但他们不知道为什么更大的蜂群需要更高的温度来打包。Kronauer冒险认为，这可能只是因为蚁群的规模越大，迁移就越困难，从而推高了迁移发生的临界温度。
在未来的研究中，Kronauer和Gal希望通过干扰更多的参数，观察昆虫的反应，来完善蚁群决策过程的理论模型。例如，他们可以篡改蚂蚁围场中的信息素水平，或者创造出具有不同探测温度变化能力的转基因蚂蚁。Kronauer说:“到目前为止，我们能够做的是对系统进行扰动，并精确地测量输出。”“从长远来看，我们的想法是对系统进行逆向工程，以越来越详细地推断其内部工作原理。”
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