黏菌:沒有大腦也能學習,還是超越人類的城市規劃師

它沒有大腦,卻走得了迷宮,當得了導航,甚至還能解決複雜的城市規劃問題;它在地球上活了幾百萬年,足跡遍佈全世界,但它不是動物也不是植物。這個神奇的物種,就是黏菌。

黏菌:沒有大腦也能學習,還是超越人類的城市規劃師

黏菌是單細胞原生生物,形狀各異,色彩紛呈,是人類發現的首個沒有大腦卻具有決策能力的有機體。在地球生存的漫長歲月裡,黏菌進化出了一種特殊的存活策略,我們透過一個迷宮實驗來了解下。

黏菌:沒有大腦也能學習,還是超越人類的城市規劃師

將兩塊燕麥片分別放在迷宮的出入口,黏菌會先鋪展開,覆蓋迷宮所有通道,隨後逐漸收縮,拋棄無用的線路。只要一個多小時就能找出一條從入口到出口的最短路線,比起常常迷路的小編厲害太多了。

黏菌:沒有大腦也能學習,還是超越人類的城市規劃師

能解決城市規劃問題又是怎麼回事呢?日本北海道大學做了一個有趣的實驗。研究人員利用黏菌避光的特性,用光斑模擬出了關東地區的地形。然後,在一張A4紙大小的容器內擺上燕麥片,用最大塊的燕麥塊模擬東京中心,把黏菌放到這個位置上,而其他小塊燕麥塊則用來代表其他小的車站。

黏菌:沒有大腦也能學習,還是超越人類的城市規劃師

兩天後,黏菌將這些燕麥塊連線起來,神奇的事情發生了:它走出的線路圖與今天的東京地鐵線路圖完全一致。要知道,人類工程師可是花了一百年才得出這個最佳路線規劃,而黏菌只用兩天時間就做到了。

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黏菌是怎麼在沒有大腦的情況下做到這些事的?原來它們在擴張覓食的過程中,會形成一個微網路,距離越遠,消耗的營養也越多,因而黏菌的流動速度也隨之降低,流動直徑逐漸變小甚至消失;反之,距離越短,消耗能量越少,流動直徑不斷加大,最後網格只保留最短距離路徑,呈現出我們看到的樣子。

黏菌:沒有大腦也能學習,還是超越人類的城市規劃師

上文提到的實驗及理論,都來自美國《科學》雜誌的一篇論文,文章最後,研究人員指出黏菌網路會權衡運輸網路的成本、效率及應變能力,持續自我最佳化,得出最佳路徑,這種網路建設能力堪比實際的鐵路網設計,甚至更優秀,對於未來的城市規劃具有非常大的借鑑意義。

不知道城市的規劃師們該開心還是著急呢?