要點:
一項新研究對比了螞蟻和人類在合作搬運大物體通過復雜迷宮的能力，發現簡單思維更有利於群體協作，而復雜思維則需要更多溝通以提高效率。
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螞蟻是典型的群居動物，几乎從不單獨行動。人類雖然也以群體為基礎，依然有些人偏愛獨自一人。螞蟻與人類是自然界中僅有的兩種能夠合作搬運遠超自身大小的大型物體的物種。在約15,000種螞蟻中，約有1%能夠協同搬運重物。
近日，研究團隊在“美國國家科學院院刊”PNAS上發表了一項新研究，基於螞蟻和人類共同的這一特性，設計了一場有趣的“競賽”。他們提出了一個問題：誰更擅長將大件物體操控通過復雜的迷宮？
研究結果顯示，簡單的思維模式更有利於群體合作的規模化，而復雜的思維則需要廣泛的溝通才能實現高效的協作。這一發現為群體決策、合作與獨立行動的優劣提供了全新的視角。
螞蟻VS人類：新“鋼琴搬運難題”
群體生活帶來了許多優勢，其中“集體認知”尤為突出。這種共同的認知能力使得群體能夠有效感知并整合信息，進而對環境中的線索作出反應。通過協作，群體不僅能顯著增強這些基本認知能力，還能使整體認知水平超越個體成員的能力總和。
然而，過於龐大的群體可能因協調難度加大，導致整體表現下降，甚至出現反效果。此外，直接對比群體與個體的認知能力通常并不具備實質意義，因為不同規模的群體與環境的互動方式存在本質差異。盡管如此，人類和螞蟻在個體任務和群體協作中均表現出色，這為研究這一問題提供了一個獨特的契機。
為了對比這兩種截然不同的物種，研究人員設計了一種現實版的“鋼琴搬運難題”。這一經典的計算問題通常應用於機器人和運動規划領域，目的是解決如何在復雜環境中將形狀特殊的物體（如鋼琴）從一個地點搬運到另一個地點。在這次實驗中，參與者搬運的并非鋼琴，而是一個巨大的“T形物體”，需通過三個由兩個狹窄縫隙連接的腔室。
迷宮的設計有兩種尺寸，分別適配螞蟻和人類的體型，同時針對不同規模的群體。招募人類參與者并不難，他們可能因任務指令而參與，或者是為了享受競爭的樂趣。而螞蟻則沒有競爭意識，它們誤將沉重的物體視為需要搬回巢穴的食物。
個人智慧 VS 群體智慧：集體認知的力量
參與實驗的螞蟻是長角立毛蟻/Paratrechina longicornis，一種廣泛分布的小型黑螞蟻，體長約為3毫米。它們因觸角細長而得名，且因其快速奔跑的特點，有時也被稱為“瘋狂螞蟻”。研究設計了三種螞蟻組合：單只螞蟻、小群體（約7只螞蟻）和大群體（約80只螞蟻）。而人類參與者則分為單人、小組（6至9人）和大組（26人）三種形式。
為了確保實驗結果的可比性，研究人員在部分實驗中限制了人類參與者的交流方式。例如，禁止說話或使用手勢，甚至要求佩戴口罩和墨鏡，以阻止口部動作和眼神交流。此外，人類只能模仿螞蟻的方式握住物體施力，所施加的力量通過手柄上的儀表進行記錄。在多次重復實驗后，研究人員將利用計算機模擬和物理模型對實驗視頻和數據進行全面分析。
研究結果表明，在單人任務中，人類憑借其認知優勢和策略性規划輕松超越了螞蟻。人類能夠理解問題的整體性質，從而有效縮小探索空間，平均表現明顯優於螞蟻。
然而，在群體任務中，情況發生了逆轉
尤其是在大群體中，螞蟻不僅超越了單個個體，在某些情況下甚至超出了人類群體的表現。螞蟻展現出了獨特的集體記憶，能夠幫助它們保持一致的運動方向，避免重復錯誤。
相比之下，人類群體的表現并未顯著提升，特別是在交流受限的情況下，甚至出現了負面效果。缺乏有效溝通的人類群體往往傾向於選擇表面上最直觀的行動方案以達成共識，但這種“貪婪”的短期策略通常會適得其反。從長遠來看，這種行為類似於螞蟻個體的決策模式，顯著削弱了群體的整體表現。
研究人員指出，螞蟻群體像一個緊密合作的“超級有機體”，個體之間緊密合作，共享共同利益。這種“超級有機體”式的合作使得螞蟻整體的智慧遠超個體之和。相反，盡管人類的大腦在個體任務中表現出色，但在群體協作時卻需要依賴廣泛的交流才能實現高效合作，這往往會導致協調成本的增加。
為什么螞蟻總能找到搬運食物的最佳路徑？為什么鳥群能夠完美協調飛行？
這一切都與“集體認知”密切相關。群居生活為這些物種帶來了許多優勢，成為自然界普遍存在的現象：群體能夠感知環境、整合信息并做出反應，有時甚至能超越個體的能力極限。例如，大型蟻群展現出一種涌現的持久性，這種特性擴展了它們的認知工具箱，其中包括短期記憶。作為認知的基本搆件之一。當前運動方向的記憶被暫時儲存在螞蟻集體的有序狀態中。
因此，“集體記憶”是一種涌現特性，而非個體特質。涌現的記憶使螞蟻群體能夠進行高效、持續的牆壁掃描，從而在搜索空間中找到最短路徑。這種通過啟發式方法形成的涌現邊界使大型螞蟻群體明顯優於小型群體和單只螞蟻。記憶、定向運動、系統搜索和啟發式方法的應用，都是人類解題者常用的策略。大型螞蟻群體通過擴展認知工具箱，能夠以類似人類解題者的方式應對復雜任務。
而與螞蟻不同，人類能夠以個體形式成功解決問題，但當形成群體時，效率往往降低，因為高效的合作需要達成共識。在人類的溝通群體中，成員常常花費大量時間討論并決定下一步行動，這使得群體表現更接近個體。當溝通受限時，人類會用更快速的社會組合啟發式方法代替深思熟慮的辯論啟發式。在這種情況下，人類常常釆取與深思熟慮的意見不同的行動，并傾向於選擇最低共識。
一旦任務開始進行，受限溝通群體中的人類會將拉力與運動方向對齊。這種對個體認知能力的放棄，再次讓人聯想到螞蟻的集體行為。因此，在解決受限溝通情況下的難題時，大型人群的協作能力下降，類似螞蟻的集體行為特徵顯現。
通過對比極端案例，動物群體的集體問題解決能力得到了更深入的理解：人類以個體認知能力為突出特點，而螞蟻則在群體合作方面表現卓越。
人類在選擇認知工具時更加靈活，可以根據任務調整問題解決策略。盡管這種靈活性提升了個體表現，但也帶來了人際差異，這可能需要更高級的溝通來避免集體表現的惡化，并實現高效合作。這些螞蟻與人類之間的差異揭示了兩種不同的進化路徑，它們在個體與集體層面上認知能力的分配方式各不相同。
通過對比，研究帶來了深刻的啟示：需要理論研究來探索個體尺度的復雜性與群體層面合作容易性之間的權衡。此外，這項研究對機器人群體的設計也具有重要的參考價值。或許，在某些方面，人類還需要向自然界的物種們學習，尤其是在真正的團隊合作方面。畢竟，有時候，最偉大的智慧可能來源於最微小的生命。
