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研究揭示螞蟻為何不會交通阻塞

(ShutterStock)

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【大紀元2019年11月07日訊】(大紀元記者李少維編譯)螞蟻集體移動的協調性令人驚嘆,從來不會出現交通阻塞的現象,而人類社會投入很多資金不斷拓寬公路、制定各種規則,卻沒能解決頻繁出現的交通阻塞問題。最新一份對螞蟻群體移動進行研究的學者說「不像人類總是考慮自身利益,螞蟻有著共同的目標:為了群體的生存」。

幾只螞蟻在一起的時候,它們互相分得很開各自活動,可是一大群在一起的時候,它們的整體協調性令人驚嘆,既能展現固體、又能展現液體的特性。在過去十年里,幾份研究發現了螞蟻不同的防阻塞方式。

據科技藝術網(Ars Technica)報導,2008年的研究中,德國的研究者在實驗室里,在糖和它們的巢穴之間造了一條有幾個交叉口的小公路。科學家發現螞蟻很快找到了最短的線路,本來估計最短的線路會像人類的高速公路一樣因繁忙而阻塞,可是發現當公路有點擠的時候,一些螞蟻便返回巢穴,堵住要往這條道上來的螞蟻,迫使它們尋找新的通途。

去年的一份研究中,佐治亞理工學院的物理學家戈德曼(Daniel Goldman)研究了火蟻如何讓挖隧道的工作最順利。它們挖的隧道很窄,幾乎無法讓兩只螞蟻同時通過,可是極少發生阻塞。他看到,當螞蟻在隧道中遇到其它螞蟻在工作的時候,就會改去挖別的隧道。而且在任何時候,都只有部分螞蟻工作:30%的螞蟻完成70%的工作。

最新發表的一份研究中,法國圖盧茲大學(University of Toulouse)和美國亞利桑那大學(University of Arizona)的研究人員用阿根廷螞蟻進行實驗。他們在食物和螞蟻群落之間搭建各種寬度的橋梁,5毫米、10毫米和20毫米寬。螞蟻群落的大小也從四百只到兩萬多萬只不等。研究人員進行了170次實驗,記錄每次橋梁上螞蟻的密度、螞蟻移動的速度和螞蟻互相碰撞的次數。

研究人員發現,即便橋梁的容量達到80%的時候,螞蟻的交通仍十分暢通和穩定。相比之下,人類的交通,不論的是行人還是駕駛者,當道路容量超過40%的時候,交通就慢下來了。螞蟻群體保持如此好的交通狀況的秘訣是什麼呢?

研究人員寫到:「當通路上的密度增加的時候,螞蟻看起來能夠評估局部的擁擠程度,調整它們個體的速度,避免影響整體移動的速度。而且螞蟻還會自覺不進入很擠的通道,保證橋梁不會超載。」

當然,螞蟻不用遵循一樣的交通規則,比如人類的紅燈,即便沒有車,司機也要停下。人類的交通經常阻塞,「因為個人總是尋求自己的目標,」研究作者寫到,「相比之下,螞蟻有共同的目標:群體的生存,它們目標是通過整體的配合來獲得最多的食物。」

它們把交通控制得越好,將食品搬回巢穴的效率就越高。

根據2008年另一份研究數據,人類社會加寬公路後,吸引更多人使用這條公路,反而讓整體通勤時間增加了30%。研究者認為,人類與生俱來的個人利益與整體利益的衝突,是其中一個重要原因。而關閉幾條街道對人類社會比較有效,類似螞蟻擋住繼續往擁擠的道路去的螞蟻,迫使司機使用其它的通道。

其實,螞蟻究竟如何實現這樣的整體性協調,還有很多值得人類學習的地方。任何整體都是由很多的小粒子構成的,因此這個領域的研究對分子生物學、統計物理、通信等領域都有可借鑒之處。學到的經驗將來對自動駕駛的汽車組成的車隊的移動也有潛在用途。◇

責任編輯:朱涵儒

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2019-11-07 4:55 PM
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