蚂蚁群组团“最强 AGI”：破解几何难题“完爆”人类，群体智能登顶 PNAS

关于「通用蚂蚁智能」你了解吗？一段视频展示了 AGI——蚂蚁群体智能的智慧，解决了钢琴搬运难题，超越了人类，最新研究刊登在 PNAS。

AGI是指「通用蚂蚁智能」还是「蚂蚁通用智能」？

今天，网上流传着无数只蚂蚁成功搬运T形物体并穿越迷宫的视频。

许多网友惊叹：“太惊人了！蚂蚁擅长集体解决难题，有时甚至比人类更聪明！或许这能为AI和团队协作带来新启示。”

一些人表示，AI本质上就是蚂蚁智能。

相比之下，人类引以为傲的“群体智能”似乎并未展现出来。

来自魏茨曼科学研究所的研究团队开展了一个极具创意的“进化”竞赛实验，探讨了蚂蚁在搬运重物穿越迷宫任务中是否比人类更出色。

在钢琴搬运难题中，蚂蚁和人类谁更强大？

论文链接：https://www.pnas.org/ doi / 10.1073 / pnas.2414274121

研究人员通过“钢琴搬运难题”灵感设计了一个实验，要求参与者将T形物体从起点移动到终点，并穿过两个狭窄通道连接的三个房间。

为了保持公平，团队设计了适合蚂蚁和人类体型的两套迷宫。

实验中，要求人类团队禁止交谈、手势交流，甚至戴上口罩和墨镜遮挡表情。

结果显示，蚂蚁不仅在团队中优于个体，有时还超越人类团队。

最新研究已刊登在PNAS期刊上。

Ofer Feinerman教授表示，蚂蚁群体展示出协同计算和战略思维能力，拥有集体记忆，使它们坚持特定运动方向避免错误。

Tabea Dreyer和Ofer Feinerman教授

那么，蚂蚁是如何协作解决难题的呢？

群体智慧

蚂蚁如何找到最佳搬运路径？鸟群如何协调飞行？这些与集体认知有关，群居使它们获得许多优势。

集体认知是自然界普遍存在的现象，群体可以感知环境、整合信息，有时甚至超越个体能力。

在自然界，能够进行大规模合作运输的物种十分罕见，约40%的蚂蚁群体具备这种能力。

这项研究为科学家们提供了绝佳研究机会。

这个实验的原型是“钢琴搬运难题”，是一个计算机运动规划和机器人领域的经典挑战。

解决这个难题需要在复杂环境中找到最佳移动方式，可按比例缩放以适应不同尺寸，从一只蚂蚁到整个蚂蚁群。

研究团队选择长角立毛蚁作为参赛选手，因其身长约3mm，有时被称为“疯蚂蚁”。

多种解法的谜题

研究者设计了一个钢琴搬运难题，蚂蚁需要在矩形区域内穿越迷宫搬运T形物体，每个房间之间通过两个窄缝相连。

蚂蚁必须将T形物体从最左房间初始位置穿过第二房间到达第三个房间。

最佳解法是操作顺序不多余，根据图中绿色箭头进行。

研究者向蚂蚁和人类展示了这两个版本的难题。

版本A适合蚂蚁，T形物体设计成食物形状以激励蚂蚁搬运。

版本B适合人类，对两种物种都具有挑战性。

这项挑战要求人类准确评估长度、心理旋转和对称理解以区分可行移动与死胡同。

蚂蚁则基于信息素传播，忽略大小和门尺寸，这使得它们的集体导航策略无效。

实验分为三种组合完成迷宫挑战：

蚂蚁：单只、7只小组、80只大组

人类：单人、6-9人小组、26人大组

人类被要求模拟蚂蚁抓持方式操作，手臂上装有测量器记录拉力。

研究团队多次实验并分析视频、数据，采用模拟和物理模型分析。

表现对比

从运动学角度比较蚂蚁和人类表现。

他们通过不同构型的路径演变描述运动学，包括负载质心的坐标和方向。团队通过标准化构型体现不同尺寸解决方案的可比性。

在给定路径长度内，结果显示人类表现优于蚂蚁。然而，部分蚂蚁表现超过最差人类解决者。

群体规模效应

大型蚂蚁群体优于单蚂蚁和小群体，小蚂蚁不如群体表现。

大群体具有较高的运动稳定性，而小群体则容易受干扰。

这种差异与之前研究结果一致，大型蚂蚁群的方向改变需要更大扰动。

这种相对比较在实验中展示了大型群体对比小群体和单蚂蚁的优势。

这突出了大型群体的协作能力。一只蚂蚁独自转了一分钟未能搬出T形物体，而一小群协作成功。

一大群蚂蚁轻松协作完成，展示了集体协作的神奇。

人类群体协作

在无法有效沟通的情况下，人类表现与个人相比劣于群体。

有趣的是，允许交流后，人类群体反超。

一人解决难题（加速10倍）。

一群人解决难题（加速10倍）。

蚂蚁VS人类，群体记忆的奇迹

大型蚂蚁群表现出持久涌现，涵盖了短期记忆，是群体而非个体特质。

涌现记忆让蚂蚁进行持续的墙壁扫描，寻找最短路径。

这种特性令大型蚂蚁群优于其他群体，包括个体蚂蚁。

大蚂蚁群能够在搜索空间中找到最佳路径。

这种涌现边界跟随引导大型蚂蚁群远超小群体和个体。

大蚂蚁群展现出记忆、有方向运动、系统搜索及启发方法，与人类解题方式相似。

认知工具箱的扩展让大型蚂蚁群可以像人类一样解决难题。

人类在解题时可以灵活调整策略以适应任务，但会面临人际差异难题，需要高效合作避免恶化。

受限沟通条件下，人类利用蚂蚁般的协作方式解题。这结果在有限交流时逆转。

动物群体解决能力得以更全面理解，人类以个体能力著称，蚂蚁则展现出卓越合作。

研究揭示了两种不同进化路径：个体与群体认知能力分配方式。理论研究能揭示个体复杂性与群体合作的权衡，这对机器人群体设计至关重要。

也许在某些方面，人类需要向自然界学习，尤其是在团队合作方面。

毕竟，最伟大的智慧可能来自最微小生物。

参考资料：

• https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2414274121

• https://wis-wander.weizmann.ac.il/space-physics/ants-vs-humans-putting-group-smarts-test

本文来自微信公众号：新智元（ID：AI_era）

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