基于运动异质性的蚁群觅食效率研究：液态脑理论在群体智能中的定量验证

来自西班牙的研究人员通过实验与建模相结合的方法，探究了无中央控制的生物系统（液态脑）中运动行为异质性对群体效率的影响。以Aphaenogaster senilis蚁群为模型，发现侦察蚁(scouts)和招募蚁(recruits)的协同运动通过局部反馈机制动态平衡探索-开发，定量揭示了行为多样性提升群体智能的适应性机制，为免疫系统、黏菌等去中心化生物系统研究提供新范式。

　　

将蚁群视为液态脑(liquid brains)的生动范例，这项研究揭示了无中央控制的生物系统如何通过个体运动异质性实现高效集体行动。以不依赖化学通讯的Aphaenogaster senilis蚂蚁为研究对象，科学家们在大时空尺度上捕捉到其自然觅食行为：侦察蚁(scouts)如同神经系统的"探索者神经元"，能突破局部反馈机制发现新食物源；而聚集在巢穴与食物源间的招募蚁(recruits)则像"信息中继站"，通过密集移动提升群体连接度。

通过构建类神经元响应模型，研究发现这种运动行为的双模式调控——当环境稀疏时，侦察蚁的高机动性弥补了群体密度不足；而在资源富集区域，招募蚁的聚集行为形成正反馈环，加速信息传递。这种动态平衡机制使蚁群能像自适应神经网络般，根据环境变化灵活调整探索(exploration)与开发(exploitation)的权重。

该机制不仅解释了蚂蚁觅食的高效性，更为理解免疫细胞趋化、黏菌网络构建等生物过程提供了定量框架。研究创新性地将运动异质性参数转化为计算模型中的连接概率函数，证明局部交互的简单规则足以产生复杂的群体智能，这对设计分布式机器人系统及研究肿瘤微环境细胞通讯具有启示意义。