群体智能Swarm Intelligence是指在集体层面表现的分散的、去中心化的自组织行为。
比如蚁群、蜂群构成的复杂类社会系统,鸟群、鱼群为适应空气或海水而构成的群体迁移,以及微生物、植物在适应生存环境时候所表现的集体智能。
群体智能SI一词最早在1989年由Gerardo和Jing Wang提出,当时是针对电脑屏幕上细胞机器人的自组织现象而提出的,而最知名的细胞机器人系统,如兰顿的蚂蚁和康韦的生命游戏,我们在生物智能小节中已经详细谈论过。
依赖于每个格子单元(细胞)的几条简单运动规则,就可以使细胞集合的运动表现出超常的智能行为。群体智能不是简单的多个体的集合,而是超越个体行为的一种更高级表现,这种从个体行为到群体行为的演变过程往往极其复杂,以至于无法预测。
蚁群能够搭建身体浮桥跨越缺口地形,并不是偶然事件。一个蚁群可能在同时搭建了超过50个蚂蚁桥梁,每个桥梁从1只蚂蚁到50只蚂蚁不等。
蚂蚁不仅可以建造桥梁,而且能够有效评估桥梁的成本和效率之间的平衡,比如在V字形道路上,蚁群会自动调整到合适的位置建造桥梁,既不是靠近V顶点部分,也不是V开口最大的部分。
生物学家对蚁群桥梁研究的算法表面,每只蚂蚁并不知道桥梁的整体形状,它们只是在遵循两个基本原则:
如果我身上有其他蚂蚁经过,那么我就保持不动
如果我身上经过的蚂蚁数量频率低于某个阈值,我就加入行军,不在充当桥梁
数十只蚂蚁可以一起组成木筏raft渡过水面。当蚁群迁徙的时候,整个木筏可能包含数万只或更多蚂蚁。
每只蚂蚁都不知道木筏的整体形状,也不知道木筏将要漂流的方向。但蚂蚁之间非常巧妙的互相连接,形成一种透气不透水的三维立体结构,即使完全沉在水里的底部蚂蚁也能生存。而这种结构也使整个木筏包含超过75%空气体积,所以能够顺利的漂浮在水面。
作者:zhyuzh3d
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