1.向動物學習?(1 / 1)

1.向動物學習

在大自然中,植物開出了萬紫千紅的花朵,蝴蝶在花叢中翩翩起舞,生機盎然,因此蝴蝶有“會飛的花朵”之美稱。

蝴蝶不僅給人們帶來美的享受,更重要的是,它還給科學家以有益的啟示,解決了航天上的一大難題。

這件事說來也十分有趣。人類發射的人造地球衛星,在太空飛行時會受到太陽光的強烈輻射,向陽的一麵溫度往往高達200℃,而背陽的一麵溫度卻下降到-200℃。這樣,衛星上裝置的各種精密儀器、儀表就很容易被“烤”裂或“凍”裂。科學家對此大傷腦筋。後來,他們發現了蝴蝶的鱗片巧妙調節體溫的作用:當太陽光直射時,鱗片會自動張開,以減少太陽光的輻射角度,從而可少吸收太陽光的熱能;當外界氣溫下降時,鱗片又會自動閉合,緊貼體表,使太陽光直射到身上,以便吸收到更多的熱量,因此它能使自己的體溫始終控製在一個正常的範圍內。就這樣,科學家模仿蝴蝶的鱗片,為人造地球衛星設計了一種控製係統,從而圓滿地解決了這個難題。

螞蟻已經在地球上存活了5000~9000萬年。科學家估計,目前地球上至少生活著1~10兆億隻螞蟻。它們能以弱小的身軀,在惡劣的自然環境中生存下來,世世代代繁衍生息,必有自己獨特的本領。現在人們意識到,這種本領源自螞蟻的“集體智慧”。研究人員認為,與人類相比,單個螞蟻的智慧幾乎可以忽略不計,然而當眾多螞蟻聚在一起時,它們能應付許多問題。當蟻群在搬運食物的路線上發現障礙物時,它們會以一種似軍隊行進過程中傳遞信息的“接力”方法,迅速找到繞行的最佳路線。蟻群的這種通訊方法啟發了人類。

以設計有線通訊網絡拓撲結構為例,當某個節點因數據通過量大發生阻塞時,必須迅速為這些數據流找到新的路徑,爭取使信號在最短時間內到達。而在密如蛛網的大型通訊網絡中,這樣的節點無以計數,要保證網絡中所有的節點都能夠動態協調地工作,是一個相當複雜的問題,盡管人們為此做了很多努力,但至今仍未很好解決。

螞蟻用一種非常簡單的方法就解決了這個問題。它們在所經過的道路上釋放出化學氣息,當蟻群中其他成員探測到這種氣息後,就會循著特定的路線找到同伴,在這條路線上螞蟻越多,留下的氣味就會越大,於是,就會有更多的螞蟻參與進來。與此同時,也會有一些螞蟻去開辟一些新的路線,當原有路線被阻斷後,蟻群便會迅速改變路線。而另外一些路線由於選用的螞蟻較少,氣味很快被蒸發掉,便不會有後來者使用。

用從螞蟻身上學到的東西,改進人類的拓撲理論,構建新的通訊或交通網絡,可以說是螞蟻對人類的一大貢獻。比利時一所大學的計算機網絡專家多裏格和博納布兩人依此原理,在電子地圖上設計了一些“虛擬螞蟻”,它們爬過圖上給出的每一個節點,當到達重要節點時,它們釋放出“虛擬”化學氣息,然後,再令其他虛擬螞蟻沿著這條首選路線繼續前進,最終在地圖上標出最佳路線。這種技術,已經用於設計無障礙通訊電話網絡和電腦網,並在瑞士用於規劃高效交通網。

蟻群在搬動物體時使用的通訊方法同樣十分奇妙。研究發現,螞蟻協調動作靠的也是在物體上釋放氣味,而像我們人類那樣相互之間直接交換信息。當力量安排不合理時,螞蟻會用氣味通知其他同伴去加強較弱的一方,最終達到力量平衡,而且,絕不會有浪費“人力”的現象發生。現在,人們已開始把從螞蟻身上學會的東西用於設計移動重物的機器人。