蟻穴中的科學

在春節假期的國道上，壅塞的交通不只讓駕駛心煩意亂，也讓整個公路系統的效能大幅降低；為此，設計道路的工程師需要費盡心思，盡可能確保車流保持順暢。當一個封閉系統中有許多個體互相影響，就很容易出現團塊或堵塞；而當群體的共同目標仰賴個體順暢的移動，這些堵塞會直接削弱群體達成目標的效率。在國道車流的案例中，這個問題讓人類傷透腦筋。不過我們有GPS和手機等遠端通訊科技，能夠即時告訴我們各處的交通路況，讓我們避開車流擁擠處和尖峰時段。但是當螞蟻在巢穴的狹小通道中爬行，或是微型機器人在病患的血管裡輸送藥物，且每個個體對於系統整體情況一無所知，該怎麼避免類似的情況呢？喬治亞理工學院的Daniel Goldman和他的團隊利用軟物質物理的理論，分析螞蟻群體中的團塊如何形成與消散。他們發現：紅火蟻（Solenopsis invicta）有內建的直覺，讓牠們能有效率地達成群體目標。紅火蟻如同多數螞蟻一樣，會透過團體合作，挖掘複雜的通道網絡；不過讓人驚訝的是，牠們會遵從表面上看來有害生產的行為準則，使得初期通道挖掘的效率最大化。