小昆蟲給人類的五堂課:怎樣有效達成集體決定?

你大概以為,人類智慧比蟑螂、蜜蜂、螞蟻、蝗蟲、蒼蠅等高得多。但是科學家指出,這些群居的小昆蟲在集體決策方面有其本領,人工智能運算也得借用牠們的智慧。

英國廣播公司網站的未來學專欄近日刊載一篇文章,介紹身型和腦袋細小的昆蟲做集體決策的過人之處。牠們的解難技巧為人類開發的決策演算法帶來重要啟示。

1.螞蟻:高效集體決策

要完成一項工作,哪種方法最好?在現實生活中,我們往往面對諸多選項,感到難以判斷。科學家指出,螞蟻在尋找食物時面對類似的難題,不過牠們在演進過程中發展出一種「特技」,令決策易如反掌。

幾隻螞蟻會率先離開巢穴探路,找最近和最佳的覓食處,對所有選項和路線持開放態度,在回程時,這些先頭部隊成員會在地面留下「訊息」激素,為稍後出發的螞蟻引路。這些激素會隨時間揮發,螞蟻大隊會選擇記號最強的路徑。在訊息激素完全消失前,螞蟻群會往返搬運食物,在這集體行動的過程中,螞蟻又留下各自的激素,令軌跡的訊息保持不散。換言之,最短的路線訊息最強,引領著群體以最高的效率找到食物。

比利時Université Libre de Bruxelles的人工智能實驗室聯合總監Marco Dorigoy認為,螞蟻這種決策機制給人類的啟示是:「有效的集體決定不必經由中央控制。螞蟻是能力有限的個體,但憑著位置訊息,牠們能夠集體解決複雜的協調問題。」

科學家借用螞蟻這種智慧,發展編訂日程、電訊傳輸、運輸和物流的演算法,例如規劃火車班次的時間表。

研究人工智能的學者Marco Dorigoy說決策演算法的發展,螞蟻應記一功。

2.蜜蜂:民主決策

蜜蜂在重大事情上採用民主方式決策。(圖片:Getty Images)
蜜蜂在重大事情上採用民主方式決策。(圖片:Getty Images)

蜜蜂在尋找新的築巢地點時會採取類似螞蟻覓食的方法,首先由幾隻蜂出動探路,回巢時會將各個選項和偏好傳達給大夥兒。牠們搖擺身體,有韻律地表達對新地點的安全性、距離、大小和位置優勢等等的意見。對條件愈好的提案,牠們舞動時間愈長和愈起勁。接下來,另一批約十多隻蜜蜂會出發,考證各先鋒的發現,牠們回來後又會用舞動方式匯報。經過幾輪考察,考察成員數目達到「公認法定蜂數」後,最多成員選擇的地點就獲選。

3.蝗蟲:棄權有助決策

一班人意見出現分歧,形成多個陣營的時候,要誰改變想法都極之困難。科學家發現,蝗蟲在這種情況下有方法找到出路。

英國巴斯大學數學生物學教授Christian Yates在一項實驗中,將只會爬行、未懂飛的年幼蝗蟲放在環狀密封箱子中,觀察牠們如何決定行走方向。他發現,蝗蟲會分成多支小隊,採取不同路線,但成員的取態反覆,有些會中途止步,變成「沒有立場」,由一個集團轉為加入另一集團。Yates又邀請了19個人做類似實驗,參加者要選擇X或Y,或棄權。實驗中參加者的表現與蝗蟲十分相似,當有人棄權時,其他人會更努力達成共識。Yates解釋,棄權者數目增加,決策者數目相應減少;他們會重新評估情勢,並且變得更易受小眾影響。他提出:「如果你想推翻現狀,就不要為有人猶豫不決而操心;相反,你要鼓勵更多人忠於沒意見的立場。」

4.蟑螂:成員性格迥異,更有助集體決策

當群體裡發生爭執,個性較強的人往往會主導爭論。蟑螂教導我們:群體中性格較強的成員有促進決策的作用。日本東京都會大學助理教授Isaac Planas-Sitjà指出,在蟑螂群體中,有些成員較大膽,有些成員較怯弱,他用電腦模擬蟑螂的思考模式,分析牠們如何決定躲在冰箱背後哪一個角落。研究人員接著在系統中作調整,分析三個群組的決策過程——成員不存在個性差異的群組、有少數成員有個性差異的,以及有大量個性差異的。結果顯示,沒有個性差異的蟑螂群無法作出決定;反觀差異最大的群體集體決策效率最高,因為成員之間有互動。

Planas-Sitjà指出,所有成員都是勇猛或敢於探險一族的蟑螂群較難集體行動,因為牠們太活躍,亦難以找到安全的匿身處。若群體中全數是膽怯的蟑螂,會較快達成共識,但選擇的藏身處會相對不安全。他從蟑螂實驗歸納出:「在合作程度和行為多樣性之間作出微調,可得出集體智慧。」

5.果蠅:直覺和經驗有用

果蠅擅於整合外間和內部資訊,以決定行為取向,當遇上兩種氣味,氣味愈相似,牠們猶豫要趨向哪種氣味的時間愈長,似是要仔細衡量。若一種氣味較好,但沒有營養回報,另一種是嗅起來苦澀,果蠅會通過運算,計出哪個選項的淨價值較高。牠們傾向以安全為上,不會貪求回報而冒險,受壓力愈大的果蠅,冒險可能愈低。研究人員指出,果蠅提醒我們,直覺和經驗教訓有時候有助助作出精明的決定。

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