与蚂蚁打过交道的人都知道蚂蚁是高度社会化生物,很少见到蚂蚁独自外出,这种合作分工行为最早可追溯至1亿年前。最近有研究设计了一项有趣迷宫合作实验,尝试比较人类和蚂蚁谁更擅长操纵巨大物体穿过迷宫,结果发现蚂蚁群体行动表现比人类群体还好。
在家中四处探险的蚂蚁虽然惹人厌,但它们的社会结构、行为模式相当引人入胜,为生物学、社会学研究贡献不少资讯。过去研究表明蚂蚁1亿多年前就发展出基于劳动分工的特殊社会体系,蚁后负责产卵,雄蚁负责交配(不久后便死去),工蚁(没有生殖能力的雌蚁)负责照顾后代、寻找食物和筑巢。
蚂蚁和人类也是自然界唯一扛起远超自身尺寸物品时会合作的生物。
于是以色列魏兹曼科学研究院(Weizmann Institute of Science)科学家突发奇想,如果让蚂蚁和人模拟赛搬运巨大物体的群体合作度,会得到什么结果?为了合理比较两个差异甚大物种,研究员设计了新版钢琴搬运难题(piano movers puzzle)。
钢琴搬运难题是经典几何挑战题,涉及运动流线规划的机器人领域常需思考此问题,即如何在复杂环境将形状异常的物体(如钢琴)从A点移动到B点。
实验将形状异常物体设计为T形物体,并建造两组尺寸不同的同款迷宫,挑战者(蚂蚁和人类)必须在矩形迷宫内让T形物体顺利通过两条窄缝。
人类与蚂蚁展开巨大物体搬运竞赛,迷宫结构完全相同,只有大小不一样。
招募人类挑战者很容易,除了自愿参加,一方面也可能因为喜欢这个想法,但蚂蚁进入迷宫挑战只是因为被误导,以为这重物是要运回巢穴的食物。
选中与人类竞赛的蚂蚁物种是长角立毛蚁(学名:Paratrechina longicornis),俗称狂蚁、小黑蚁,体长约3毫米,世界各地都经常见,因有四处奔走习性而得名“疯狂的蚂蚁”。
蚂蚁和人类也分成三种组合比赛:一只蚂蚁vs. 一人的个人赛、七至九只蚂蚁vs. 六至九人小群体赛、约80只蚂蚁vs. 26人大群体赛。
为了让比赛更有意义,人类群体需避免说话或手势交流,甚至戴上口罩与太阳眼镜参赛,且只能模拟蚂蚁扛物体的方式握住手柄,手柄装有测量每个挑战者施力的仪器。
蚂蚁和人类小群体比赛现场,人类挑战者须戴墨镜口罩,施力方式类似蚂蚁。
每种组合都重复多次实验,然后研究员用计算机模拟、各种物理模型仔细分析视频和数据,毫无疑问,人类强大认知力在个人赛展露明显优势,以深思熟虑策略搬移物体,比赛成绩轻松超越蚂蚁。
然而团体赛状况完全不同,组成大群体的蚂蚁表现不仅比单一蚂蚁好,某些情况下甚至表现还比人类好,当蚂蚁集体行动,它们表现出经过计算与策略规划的集体记忆,帮助它们坚持特定运动方向且避免犯重复错误。
相反地,人类群体行动并未提升表现,当成员限制以类似蚂蚁沟通方式交流,表现甚至下降──人类倾向更“贪婪”的解决方法,短期很有吸引力,但长远看没有好处,大概就是所谓的欲速则不达。
研究员表示,蚁群是关系紧密的大家庭,有共同利益,合作远大于竞争,研究结果也证实群体行动的蚂蚁更聪明,相比之下,人类认知力并未因形成群体增加。
新论文发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)。
(图片来源:魏兹曼科学研究院)