交通堵塞问题是一种常见的“城市病”，不只给人们带来了不愉快的体会，还下降了城市工作的功率。不过，一种不起眼的昆虫或许能够启示咱们找到处理这样的一个问题的计划，那就是蚂蚁。
蚁穴就像是蚂蚁的城市，里边居民数量很多，路途犬牙交错。2019年10月有一项研讨发现，蚂蚁能够在路途占有率高达80%的时分依然坚持交通平稳顺利。这个成果大大超越了人类，从前研讨成果显现，关于行人和车辆来说，当路途占有率抵达40%时，全体的跋涉速度就会变慢。当然，蚂蚁的交通和人类不相同，但它们调整自己的行为以适应环境的办法，以及团体协作的办法，都值得参阅。
170次重复试验，记载蚂蚁过桥体现
蚂蚁和人类相同，是自然界中少量能够直接进行双向交通行为的物种。对人类来说，很难在坚持高效平稳的交通运转速度的一起不发作个别间的彼此磕碰，但在这一点上，蚂蚁却体现出了杰出的管理模式。它们在往来于巢穴与食物之间的时分能够坚持高效的交通，且不会呈现“超车”行为，因而能构成平稳的“蚁流”。不过惋惜的是，现在学界针对跋涉中的蚂蚁群密度、速度和交通流量之间联系的研讨却并不多。
为了弄清楚当蚂蚁转移食物经过的路途变得拥堵时，它们的交通状况是否还能持续坚持平稳，图卢兹大学动物认知研讨中心的劳雷-安 普瓦索尼耶等人规划了一项风趣的动物行为试验。他们选定了一群阿根廷蚁，经过设置不同的蚂蚁数量、以及衔接蚂蚁窟窿和食物之间的桥的宽度，来调整过路蚂蚁的密度。
试验中一共有35个蚁群，依照蚂蚁数量设置7个等级，分别为400只、800只、1600只、3200只、6400只、12800只和25600只；桥宽则包括3个等级，分别为5毫米、10毫米和20毫米。试验规划了170次重复，在试验中研讨者收集了蚂蚁们的交通流量、速度以及发作磕碰的次数的数据。
每个蚁群在进行试验之前5天内不予进食，它们需求经过一个人工设置的“桥”才干抵达凹槽中装有蔗糖溶液（食物）的有机玻璃一侧，而蚂蚁在一个小时内过桥时的通行状况则被一台摄像机记载下来。
图：试验所用设备暗示，蚂蚁们过“桥”将食物搬回蚁穴
灵敏调整战略，自发的“交通管制”行为进步了通行功率
试验成果发现，即便在桥的占有率抵达80%的状况下，蚂蚁依然能够保持平稳的跋涉速度，原因是它们能够依据路途的拥堵程度及时调整自己的行为。当路上蚂蚁的密度添加时，它们好像能够对拥堵的状况进行评价，并经过调整自己的跋涉速度来防止形成交通中止。在路途拥堵的状况下，蚂蚁们会挑选有控制地进入，一起保证团体数量不超越桥宽所答应的最大载流。而蚁群这一自发的“交通管制”行为，能保证它们将食物高效地运回巢穴。
试验开端10分钟后，桥宽20毫米时蚂蚁的通行状况
试验开端10分钟后，桥宽5毫米（下）时蚂蚁的通行状况，此刻，出巢与归巢蚂蚁的活动
从蚂蚁的团体行为来看，跟着密度添加，蚁群的交通流量呈现先添加、后稳定在某一个值邻近的趋势。之前有研讨以为，蚁群中不会像人类通勤那样呈现交通堵塞，或许是由于向不同方向跋涉的蚂蚁会主动分流成为两个相反的“蚁流”，就像马路被人为离隔的双向车道相同。但本研讨数据却显现并没有支撑这种理论的依据，反而，试验中却发现，当桥上蚂蚁的密度抵达一个临界值时，双向跋涉的蚁群不管从时刻或是空间上都是混合在一起的。
每只蚂蚁与其他蚂蚁呈现磕碰的次数会下降蚁群的全体速度。为了量化这种个别磕碰/抵触对全体速度的影响，研讨人员计算了宽2厘米的桥面上7900只蚂蚁发作的彼此触摸，发现彼此触摸次数越高，蚁群的跋涉速度越慢，但这种规则并非肯定，而是与详细的蚁群密度有联系。一开端，跟着蚁群密度的添加，全体的通行速度加速，直到蚁群密度增至中等水平（约为5只/平方厘米）时抵达最高，密度再持续添加，速度则随之下降。作者以为，观察到的蚁群通行速度在后期的下降是由于蚂蚁的信息素效应。
动机效应凸显，为无人驾驶轿车的研制供给了参阅
与人类不同的一点是，蚂蚁不遭到硬性交通规则的束缚。比方，当交通信号灯亮起红灯的时分，即便是周围并没有其他行人或车辆，人类驾驶员依然需求先泊车，等候绿灯亮起后再持续前行。
别的，人类在交经过程中都是出于个人意图，这也使得交通拥堵现象在人类社会中无处不在；而蚂蚁作为团体有着一个一起的方针，那就是经过和谐全体的举动最高效地将食物搬回巢穴。关于蚁群来说，食物沿线的交通秩序保持得越好，它们就能越快地将食物运回。这也是只将高速公路路面拓展并不能削减交通拥堵发作的原因之一。这个研讨团队曾在2008年还做过一项研讨，发现个人与团体利益之间存在的固有抵触会使通勤时刻延伸30%，但经过约束某些路途的通行，却能够有用进步通勤功率。这与阻挠更多蚂蚁进入拥堵路段的道理是类似的。
虽然研讨人员还没有承认这些阿根廷蚂蚁保持交通疏通的切当机制，但咱们依然能够终究靠研讨蚂蚁的团体行为来学习它们防止拥堵的办法。这项研讨也为无人驾驶轿车的研制供给了参阅，未来咱们或许能够参阅蚂蚁的行为编写程序，让无人驾驶轿车一起协作，完成高效行进。作者们在论文中总结：“虽然将蚂蚁的交通与人类的交通相比照将成为一项杂乱的使命，由于人类的交通会被一致划分到单向的车道中，但无人驾驶轿车的鼓起将让优化交通状况的方针得以实施。”
作者 | 桑颂
审稿 | 陈娉莹 中山大学生态学硕士
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参阅来历：
1. Poissonnier L, Motsch S, Gautrais J, Buhl J, Dussutour A. Experimental investigation of ant traffic under crowded conditions. Elife. 2019;8. doi:10.7554/elife.48945
2. PETERS K, JOHANSSON A, DUSSUTOUR A, HELBING D. ANALYTICAL AND NUMERICAL INVESTIGATION OF ANT BEHAVIOR UNDER CROWDED CONDITIONS. Advances in Complex Systems. 2006;09(04):337-352. doi:10.1142/s0219525906000859
3. Nast C. Ants Never Get Stuck in Traffic Jams. Here’s Why. Wired. https://essed November 4, 2019.
