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速战速决的蚂蚁桥梁
在巴拿马运河中间，有一个巴罗科罗拉多岛，这是一个热带小岛，里面生活着成千上万种奇特的热带生物。在一片翠绿的叶子上，一只行军蚁正在急匆匆爬行，很快，它就爬上了树枝。行军蚁的视力很不好，它得靠着触角闻其它蚂蚁留下的化学信号辨别方向。
但随后行军蚁停止了前进，在它的面前，没有气味线索，现在没有可以攀爬的地方，树枝断为两截，这只蚂蚁只有0.5毫米长，但两截树枝之间的空隙长达30厘米，是它身长的600倍。看来，是过不去了。
然而，它也并没有往回走。随后，另外一些行军蚁赶来了，它们爬上了它的身子，彼此用脚上的钩子紧握，身体叠加起来，直到他们造出了填补这个30厘米空隙的空中桥梁。多达数百只蚂蚁的觅食大军浩浩荡荡穿过这座临时桥梁。随后，就像蚂蚁迅速地造桥一样，桥梁迅速“拆除”，蚂蚁继续他们的行程。
这一神奇的蚂蚁桥梁让研究者们惊叹不已。蚂蚁的视野只有3度，它们如何能知道造多长的桥梁呢？在有限的脑力的情况下，这些生物又是如何取得这样惊人的协调性的呢？解答这些问题，不仅能启发工程师、数学家和机器人设计者，甚至可能为我们人类自己的互动带来一些启发。
精准判断造桥的成本效益比
来自美国和德国的研究团队决定做一次实验，看看蚂蚁桥梁还有什么奥秘。研究者使用倒V形障碍物阻隔了蚂蚁的觅食路径。这个障礙物会迫使蚂蚁分流，蚂蚁要想前进，必须穿过倒V字形，它们只有两种选择，要么首先朝左，然后朝右，爬完倒V字的两边，这显然费时费力。另外一条捷径就是蚂蚁们可以在倒V两边的缺口之间架出一座桥梁。
不出所料，蚂蚁确实会建桥来缩短路径，而不是走倒V的长边。然后，令研究者惊讶的是，造桥者并没有选择最短的路线，而是会做不少灵活的判断。比如刚开始蚂蚁群的造桥行为开始于倒V顶端附近，这时桥梁长度可以达到最短，但随后“桥梁”会向下移动，桥会变得越来越长和越来越宽，为什么它们会这样做呢？
原来，这些蚂蚁在不断增加蚂蚁让桥变长时，总路径会缩短。不过，这一长度增加并不是任意的，研究人员发现，当桥造到一定长度时，蚂蚁们会停止造桥，主动拆掉，这又是为什么呢？
研究人员制作了一个计算机模型，以弄明白这种造桥方式能带来什么效益。结果发现，蚂蚁选择的造桥路径是最好的成本效益权衡。也就是说，蚂蚁军队能够有效地管理它的资源，分配足够的人手建造桥梁，而在同一时间又使觅食的蚂蚁数量达到最大化。假如桥梁过长，通过的蚂蚁过少，虽然省下了时间，但得不偿失。
集体协调的智慧
由于蚂蚁的行为不是像人类行为那样有明确的目的，它们也不知道自己的行为是有什么意义的，这种集体合作行为就是一个相当大的壮举。那么，它们是怎么进行协调工作的呢？
它们造桥的原理和集体搬东西的原理类似。研究发现，10多只团结一致的蚂蚁，能够搬走超过它们自身体重5000倍的蛆或者别的食物，这相当于10个平均体重70公斤的彪形大汉搬运3500吨的重物，即平均每人搬运350吨，除了它腿部的肌肉像个有效的肌肉发动机组，能产生巨大的动力外，他们协调集体行为的能力也是一个重要的原因。
想象一下，就算你和你的朋友不用太大力气，搬动一张桌子，但彼此之间不好好协调，也没法顺利地前进。蚂蚁通过施加在食物上的力和检测反作用力，不断调整自身的行为，它们不是通过看，或者是闻味道，而是通过感应到身上的力来不断调整行为。
类似地，蚂蚁靠检测其他蚂蚁踩在自己身上产生的力量来造桥。假如经过蚂蚁身上的蚂蚁大军非常多，蚂蚁会感觉到重量，更多的蚂蚁会加入到搭桥的队伍中来，加宽加固桥梁，而一旦通过的蚂蚁减少，重量减轻，蚂蚁就会自动缩减桥梁。使用这个简单的机制，蚂蚁不断修改长度、宽度和它们在桥梁的位置。
这种合作令人印象深刻，但它也是一个难题。我们知道群体行为的产生，往往是使得个体利益达到最大化。每个蚂蚁真的能从中获利？为什么一只行军蚁愿意成为桥梁建筑段的一部分，甘心让其他蚂蚁踩着自己的身子通过？
研究者认为，蚂蚁之间并不是真正的彼此竞争，而是关系密切的兄弟姐妹，只有一个蚁后负责繁殖。就像单个生物体的细胞，一只蚂蚁不是为自己谋取利益，而是为了整个种族。
启发了集群智能研究
个别蚂蚁的智慧可以忽略不计，集体的智慧却像个“超级有机体”，能够有独特的行为和适应能力，这种行为启发了集群智能机器研究人员。
研究人员也希望研制出一个机器人集群方阵，在工作时像蚂蚁那样表现出一种集体智慧，但他们遇到的最大的挑战是如何协调这些不怎么高智能的个体，蚂蚁过桥行为或许可以启发研究人员。例如，集群智能机器人可以采用一种新的分布式控制，取代中央处理单元的领导作用，机器人在地方一级响应本地的交互动作，就像蚂蚁一个个感受彼此之间施加的力及其反作用力一样，这时不稳定的个体也不会破坏整个系统。
目前最复杂的集群机器人由哈佛大学的研究人员创建。它由1000个小的、廉价的机器人使用本地级交互，相邻的各层机器人参照前一层依次移动。不过，它们的用途还很小，只能组成一些复杂的二维图像，比如星星形状、字母K等。
蚂蚁的集体智能还可以应用于人类社会的方方面面，比如一个智能电网的管理电源。目前我们人类采用的中央控制的方式集中管理这些系统，但这种方式耗能巨大，而且一旦中央控制系统出了问题，整个电网就会瘫痪。而蚁群没有中央控制，它们分散式的互动，更能迅速应对各种突然变化，而且一个地方出现问题，不会危害整个集体。
此外，像疾病、交通拥堵、气候灾难和环境污染、民主暴乱、股市动荡等等，这些事故往往是数以万计、百万计甚至亿万计有局限性和不稳定的单个元素或个体之间的互动来完成的，如果我们弄懂了蚂蚁的智慧，或许会知道该如何处理这些问题。
在巴拿马运河中间，有一个巴罗科罗拉多岛，这是一个热带小岛，里面生活着成千上万种奇特的热带生物。在一片翠绿的叶子上，一只行军蚁正在急匆匆爬行，很快，它就爬上了树枝。行军蚁的视力很不好，它得靠着触角闻其它蚂蚁留下的化学信号辨别方向。
但随后行军蚁停止了前进，在它的面前，没有气味线索，现在没有可以攀爬的地方，树枝断为两截，这只蚂蚁只有0.5毫米长，但两截树枝之间的空隙长达30厘米，是它身长的600倍。看来，是过不去了。
然而，它也并没有往回走。随后，另外一些行军蚁赶来了，它们爬上了它的身子，彼此用脚上的钩子紧握，身体叠加起来，直到他们造出了填补这个30厘米空隙的空中桥梁。多达数百只蚂蚁的觅食大军浩浩荡荡穿过这座临时桥梁。随后，就像蚂蚁迅速地造桥一样，桥梁迅速“拆除”，蚂蚁继续他们的行程。
这一神奇的蚂蚁桥梁让研究者们惊叹不已。蚂蚁的视野只有3度，它们如何能知道造多长的桥梁呢？在有限的脑力的情况下，这些生物又是如何取得这样惊人的协调性的呢？解答这些问题，不仅能启发工程师、数学家和机器人设计者，甚至可能为我们人类自己的互动带来一些启发。
精准判断造桥的成本效益比
来自美国和德国的研究团队决定做一次实验，看看蚂蚁桥梁还有什么奥秘。研究者使用倒V形障碍物阻隔了蚂蚁的觅食路径。这个障礙物会迫使蚂蚁分流，蚂蚁要想前进，必须穿过倒V字形，它们只有两种选择，要么首先朝左，然后朝右，爬完倒V字的两边，这显然费时费力。另外一条捷径就是蚂蚁们可以在倒V两边的缺口之间架出一座桥梁。
不出所料，蚂蚁确实会建桥来缩短路径，而不是走倒V的长边。然后，令研究者惊讶的是，造桥者并没有选择最短的路线，而是会做不少灵活的判断。比如刚开始蚂蚁群的造桥行为开始于倒V顶端附近，这时桥梁长度可以达到最短，但随后“桥梁”会向下移动，桥会变得越来越长和越来越宽，为什么它们会这样做呢？
原来，这些蚂蚁在不断增加蚂蚁让桥变长时，总路径会缩短。不过，这一长度增加并不是任意的，研究人员发现，当桥造到一定长度时，蚂蚁们会停止造桥，主动拆掉，这又是为什么呢？
研究人员制作了一个计算机模型，以弄明白这种造桥方式能带来什么效益。结果发现，蚂蚁选择的造桥路径是最好的成本效益权衡。也就是说，蚂蚁军队能够有效地管理它的资源，分配足够的人手建造桥梁，而在同一时间又使觅食的蚂蚁数量达到最大化。假如桥梁过长，通过的蚂蚁过少，虽然省下了时间，但得不偿失。
集体协调的智慧
由于蚂蚁的行为不是像人类行为那样有明确的目的，它们也不知道自己的行为是有什么意义的，这种集体合作行为就是一个相当大的壮举。那么，它们是怎么进行协调工作的呢？
它们造桥的原理和集体搬东西的原理类似。研究发现，10多只团结一致的蚂蚁，能够搬走超过它们自身体重5000倍的蛆或者别的食物，这相当于10个平均体重70公斤的彪形大汉搬运3500吨的重物，即平均每人搬运350吨，除了它腿部的肌肉像个有效的肌肉发动机组，能产生巨大的动力外，他们协调集体行为的能力也是一个重要的原因。
想象一下，就算你和你的朋友不用太大力气，搬动一张桌子，但彼此之间不好好协调，也没法顺利地前进。蚂蚁通过施加在食物上的力和检测反作用力，不断调整自身的行为，它们不是通过看，或者是闻味道，而是通过感应到身上的力来不断调整行为。
类似地，蚂蚁靠检测其他蚂蚁踩在自己身上产生的力量来造桥。假如经过蚂蚁身上的蚂蚁大军非常多，蚂蚁会感觉到重量，更多的蚂蚁会加入到搭桥的队伍中来，加宽加固桥梁，而一旦通过的蚂蚁减少，重量减轻，蚂蚁就会自动缩减桥梁。使用这个简单的机制，蚂蚁不断修改长度、宽度和它们在桥梁的位置。
这种合作令人印象深刻，但它也是一个难题。我们知道群体行为的产生，往往是使得个体利益达到最大化。每个蚂蚁真的能从中获利？为什么一只行军蚁愿意成为桥梁建筑段的一部分，甘心让其他蚂蚁踩着自己的身子通过？
研究者认为，蚂蚁之间并不是真正的彼此竞争，而是关系密切的兄弟姐妹，只有一个蚁后负责繁殖。就像单个生物体的细胞，一只蚂蚁不是为自己谋取利益，而是为了整个种族。
启发了集群智能研究
个别蚂蚁的智慧可以忽略不计，集体的智慧却像个“超级有机体”，能够有独特的行为和适应能力，这种行为启发了集群智能机器研究人员。
研究人员也希望研制出一个机器人集群方阵，在工作时像蚂蚁那样表现出一种集体智慧，但他们遇到的最大的挑战是如何协调这些不怎么高智能的个体，蚂蚁过桥行为或许可以启发研究人员。例如，集群智能机器人可以采用一种新的分布式控制，取代中央处理单元的领导作用，机器人在地方一级响应本地的交互动作，就像蚂蚁一个个感受彼此之间施加的力及其反作用力一样，这时不稳定的个体也不会破坏整个系统。
目前最复杂的集群机器人由哈佛大学的研究人员创建。它由1000个小的、廉价的机器人使用本地级交互，相邻的各层机器人参照前一层依次移动。不过，它们的用途还很小，只能组成一些复杂的二维图像，比如星星形状、字母K等。
蚂蚁的集体智能还可以应用于人类社会的方方面面，比如一个智能电网的管理电源。目前我们人类采用的中央控制的方式集中管理这些系统，但这种方式耗能巨大，而且一旦中央控制系统出了问题，整个电网就会瘫痪。而蚁群没有中央控制，它们分散式的互动，更能迅速应对各种突然变化，而且一个地方出现问题，不会危害整个集体。
此外，像疾病、交通拥堵、气候灾难和环境污染、民主暴乱、股市动荡等等，这些事故往往是数以万计、百万计甚至亿万计有局限性和不稳定的单个元素或个体之间的互动来完成的，如果我们弄懂了蚂蚁的智慧，或许会知道该如何处理这些问题。