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SciScape 新聞 (http://leos.bu.edu/)
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[Jul 07, 00] ｅ蟻雄兵
誰說大腦發達的生物才聰明？頭腦簡單的螞蟻不但能建構驚人的
地下蟻城，還將掀起一場人類電腦科技革命！
在”人不為己，天誅地滅”的天擇鐵律下，螞蟻、蜜蜂、甚至一
些細菌卻選擇以相互合作為其生存策略。群體中每個個體僅執行
一項動作，並針對外在情況做出簡單幾種反應。這種看似笨拙的
行為卻使由動輒數萬隻個體組成的群體能極有效率的行動，甚至
能表現某種程度的思考。現在這種生存行為模式已經成為科學家
與工程師所師法的對象，在解決一些繁瑣的運算問題時，在電腦
程式中放進一群虛擬的”螞蟻”，便能有效率的尋求最佳解答。
螞蟻是高度社會化的群體動物。當工蟻在巢穴外隨意地覓食時，
發現食物的工蟻必須返回巢穴通知其他工蟻，而它的同伴們則必
須跟隨它沿路留下的費洛蒙氣味，回到食物的地點。但是原先這
隻工蟻所走的路徑可能並非最短路徑，其他的工蟻可能也跟著走
冤枉路。所幸其他較便捷的路徑可能很快就由其他工蟻發現，並
留下新的氣味以便友伴跟隨，這麼一來，蟻群便有可能找出通往
食物的最短路徑。
這種解決問題的模式提供了專門解決繁瑣運算問題的電腦工程師
們新的靈感。美國新墨西哥州聖塔菲研究所的Eric Bonabeau與其
同僚在”自然”科學期刊上發表了這種新的電腦運算法。它的內
容簡單的說，就是將所有可能的解算列出，再由電腦中的虛擬蟻
群找出最佳答案﹔一個典型的例子就是一個推銷員如何以最短旅
程造訪地圖上所有城鎮。電腦模擬一群出巢的螞蟻尋找目標，每
隻虛擬螞蟻還會在它的運算路徑中留下”虛擬費洛蒙”，標示該
路徑的長短。短的解算路徑比長的能夠吸引更多虛擬螞蟻﹔
運算迴路中的虛擬費洛蒙也會以特定速率”蒸發”，以避免虛擬
蟻群陷入次佳的解算路徑。研究人員稱這種運算為蟻群最佳化運
算法(Ant Colony Optimization (ACO) algorithm)。現在ACO正
被運用在計算瑞士運油卡車的運輸途徑。
真實的蟻群常常在開放的區域尋覓食物或標的﹔網路工程師們發
現這種社會性昆蟲的特性也可運用在網路世界中。虛擬蟻群會穿
梭在電腦網路中，標示最佳的通訊路徑﹔當遭遇網路壅塞的狀況
時，這條路徑便不會被採用，而且替代的路徑很快便被找出。這
種蟻群運算法有很高的彈性，而且能針對不同情形做出反應。英
國電訊(British Telecom)目前正根據此一原理發展新的網路系統。
這種蟻群思考模式將來極有可能會應用在機器人的設計上：機器
人將由共同運作的簡單操作元件組成﹔數量龐大的微機器人
(micro-robots)將比單一設計複雜的機器人更能有效執行任務，
而且製造成本也會大幅降低，預料這種師法螞蟻雄兵的思考方式
，將帶動新一波的科技革命。
--取材自: Bonabeau, E., Dorigo, M. & Theraulaz, G. Inspiration for optimization from social insect behaviour. Nature 406, 39-42 (2000).
-- 責任編輯: H-D Huang <hh7@duke.edu>