PNAS速递：蚂蚁群体规模越大越聪明，人类群体表现可能不如个体

论文题目：Comparing cooperative geometric puzzle solving in ants versus humans

论文地址：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2414274121

期刊名称：PNAS

在群体智能的研究中，生物群体如何协作解决复杂问题一直是研究者们感兴趣的课题。近期发表在PNAS上的一项研究，对比了人类和蚂蚁在解决几何谜题上的表现，揭示了群体智能的不同策略和限制。这项研究使用一种“搬钢琴”谜题，考察两种完全不同的社会生物如何在个体和群体层面处理复杂问题。

“搬钢琴”谜题要求参与者将一个复杂的T型物体从一个狭窄且充满障碍的迷宫中移动到目标位置。研究者调整了谜题的尺寸，使其适合蚂蚁（Paratrechina longicornis）和人类个体及群体完成。蚂蚁组设置单只蚂蚁、小群体（约7只蚂蚁）和大群体（约80只蚂蚁）三种规模条件；人类组设置单人、小组（6-9人）和大组（16-26人）三种规模，以及两种沟通条件（允许自由沟通和限制沟通）。通过这些条件的设置，研究者可以直接对比人类和蚂蚁的表现，还可以探讨群体规模和沟通对解决问题能力的影响。

1. 群体规模的影响：对蚂蚁而言，群体规模越大，表现越好。大群体蚂蚁表现出高效的“滑墙行为”，能够持续扫描迷宫边界并找到最佳路径。对人类而言，群体规模并未显著提升表现，尤其在沟通受限的情况下，大群体的表现甚至不如个体。

2. 集体记忆与协调：对蚂蚁而言，尽管单只蚂蚁无法理解谜题的全局结构，但大群体中的相互作用会产生短期的集体记忆，指导搬运的方向。对人类而言，由于个体具备更复杂的认知能力，人类更倾向于通过减少解空间来直接解决问题。然而，沟通不畅时，群体表现会因缺乏一致性而退化。

3. 限制沟通对表现的影响：沟通受限的人类群体表现出类似蚂蚁的“贪婪选择”行为，即倾向于快速做出直观但次优的决策；当允许沟通时，人类群体通过讨论可以避免次优路径，表现更接近个体的最佳水平。

这项研究为理解群体智能提供了新的视角，蚂蚁通过简单规则和规模效应弥补了个体认知的局限，而人类则需要依赖复杂的认知和沟通机制来协调行动。研究结果不仅揭示了两种社会生物在合作策略上的差异，还对如何设计更高效的人工智能群体和机器人系统提供了重要启发。

图3. 蚂蚁解谜者的运动特性与启发式策略。

图4. 人类解谜者的运动特性与启发式策略。

详情请见：昆虫智能如何启发人工智能与仿生机器人？昆虫智能与AI读书会启动！

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