蚁群觅食:优化自组织策略求解旅行商问题的意义探索

【字体: 时间:2025年05月01日 来源:Oecologia 2.4

编辑推荐:

  觅食蚁群常面临食物分布不定的挑战,类似旅行商问题(TSP)。研究人员开展模拟研究,让类似蚂蚁的智能体在不同空间网络中演化搜索策略,并与阿根廷蚁(Linepithema humile)实验对比。结果表明觅食模式受网络和食物影响,模拟与蚂蚁行为相符。该研究为预测蚁群复杂行为提供依据。

  觅食的蚁群常常会遇到这样的挑战:食物可能会在它们的领地内毫无预兆地出现。这一情况和旅行商问题(Travelling Salesman Problem,TSP)很相似,在旅行商问题中,访问多个可能有回报的地点的解决方案,会在成本、旅行距离或者地点重访次数等方面有所不同。然而,蚂蚁解决 TSP 问题的能力可能还受到认知局限的约束。蚂蚁或许不是规划好完整路线,而是依据个体对即时刺激的反应来决定路径,比如同伴的存在,或者避免再次探索已经去过的地点。所以,复杂的群体搜索和食物获取模式,可能是从简单的个体运动规则中自组织形成的。
在此研究中,通过模拟优化类似蚂蚁智能体群体的净觅食收益,从而得出解决方案。智能体的搜索策略在三种空间网络中演化,这三种网络在到巢穴的旅行距离、连通性和模块性方面存在差异。研究人员将模拟结果与在相同空间网络中观察到的阿根廷蚁(Linepithema humile)觅食模式进行对比。模拟和蚂蚁实验均发现,觅食模式对网络特征和食物出现的可预测性都很敏感。模拟结果在多个方面与观察到的蚂蚁行为一致,尤其是在网络布局如何影响搜索努力程度、食物发现概率和觅食者分布(例如,在连通性更强的区域聚集)等方面。不过,在某些分布情况下,蚂蚁找到食物的成功率比模拟预测的更高。这可能意味着,与提高智能体的食物发现利用效率相比,蚂蚁更看重找到食物这件事。总体而言,研究结果令人振奋,因为结合相关蚂蚁生物学知识的进化优化模型,能够成功预测复杂群体行为的表现。

相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 急聘职位
  • 高薪职位

知名企业招聘

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号