偷師白蟻的“未來火星建筑師”

路愛道

未來誰會成為第一批“火星建筑師”？如果是機器人，那么這樣的機器人應(yīng)該具備哪些本領(lǐng)呢？

令人嘆服的建筑大師

在現(xiàn)代文明高度發(fā)展的今天，人類建筑師已經(jīng)創(chuàng)造出了很多“摩天級”的建筑物，不過，一旦與動物王國的頂級建筑大師白蟻相比，就有些遜色了。白蟻建造的高塔最高可達(dá)10余米，對身長只有1厘米左右的白蟻來說，相當(dāng)于人類蓋出了1 400米高的高塔。

別以為白蟻建的高塔僅僅是個土堆，里面的結(jié)構(gòu)復(fù)雜得很。比如其中有空調(diào)系統(tǒng)、帶頂?shù)倪^道和花園等等。兩位日本科學(xué)家想弄清在同樣的外部環(huán)境下，同一種類的白蟻群的建筑風(fēng)格會有多大的不同，于是將8個生活在森林地下的棲北散白蟻種群轉(zhuǎn)移到了實驗室中，并為每群白蟻提供一大塊壓縮的木屑板用于筑巢。當(dāng)他們把蟻群分割成多個小群體時，從同一種群中分出去的所有小群體的建筑風(fēng)格都驚人的相似，但不同蟻群的建筑風(fēng)格竟然迥異。

白蟻塔的建筑材料也很特別，它不是單純的泥土，而是由唾液、泥土和糞便組成的，其在白蟻的嘴里進(jìn)行調(diào)和后，才能成為合格的建筑材料。這種材料非常堅固，如人造混凝土一般，所以由它建造的高塔能保持100年之久。白蟻用糞便作為建筑材料是“別具匠心”的，因為它的糞便里含有能起保護作用的細(xì)菌，這種細(xì)菌能夠阻止那些能殺死白蟻的真菌入侵。這表明白蟻的建筑材料不僅結(jié)實，而且抗菌，這實在是太令人佩服了。

建筑大師的“建筑秘技”

我們知道，白蟻的眼睛功能已經(jīng)全部退化了，可以說它們天生就是“瞎子”。那么白蟻是靠什么進(jìn)行群體協(xié)作，建造那么高、那么復(fù)雜的建筑的呢？

其實，在白蟻的大腦里，并沒有一個關(guān)于建筑高塔等巢穴的計劃、組織和控制機制，白蟻之間甚至沒有“手碰手、頭貼頭”的直接交流，每個白蟻僅靠單獨識別其他白蟻留下的分泌物氣味，來決定自己應(yīng)該采取什么樣的行動。

為什么氣味能發(fā)揮這種神奇作用呢？那是因為同一個群體的白蟻天生存在一種“氣味語言”，而氣味語言所表達(dá)的行動指令則是它們公認(rèn)的行為規(guī)范，也就是它們的“集體共識”。例如一只白蟻如果發(fā)現(xiàn)了食物，它就會在回家的路上留下一路的氣味。隨后，其他白蟻就會沿著這條路線去找食物，并不斷地加強氣味。如果食物被采集完了，后來的白蟻就會掉頭，這樣路面上的氣味就會很快減少并消散，于是后面的白蟻就不會再沿著這條路去搬運食物了。而白蟻的建筑行動，也基于同樣的原理：前面的白蟻如果在某個位置放了一塊“磚”——白蟻特制的建筑材料，那么后面的白蟻就會循著“氣味路線”，在這塊“磚”前面繼續(xù)放“磚”……

這種行為特點在許多有社會性的動物中都存在，在學(xué)術(shù)上被稱為“共識主動性”，指的是在一個共識群體中個體單獨行動的協(xié)調(diào)機制。這一機制在沒有中樞控制系統(tǒng)和直接交流信息的條件下，個體可以單獨地、連續(xù)地互相修正、自我更新，逐步完善自己的行為和生態(tài)環(huán)境，屬于群體智能。這就是白蟻建筑大師的“建筑秘技”。

打造第一批“火星建筑師”

白蟻的“共識主動性”行為啟發(fā)人們，建筑房屋并不需要有一個“總指揮”，即組織一批建筑師按照一張“大設(shè)計圖”去分工協(xié)作，并接受統(tǒng)一調(diào)配，僅僅讓每個建筑師根據(jù)周圍環(huán)境自行決定如何行動就可以了——這種看似缺乏統(tǒng)管的集體行動最終往往能筑成高大的建筑。重要的是，這種建造模式的突出優(yōu)點是：無論缺少誰都不會影響整個建筑工程，因為誰都可以被替代；而且建筑規(guī)模也容易擴展，投入的建筑師越多，建筑規(guī)模就越大。

哈佛大學(xué)研究人員利用這一原理設(shè)計了模仿白蟻行為的電腦程序，最終制造出了“白蟻機器人”。這種“白蟻機器人”大小類似兒童玩的中型遙控玩具車，有四個輪子，裝有若干探測器和舉起物件的裝置，能前后左右移動，并到指定位置拿取積木一樣的“磚塊”，隨后根據(jù)探測到的環(huán)境情況和在電腦里預(yù)設(shè)的“行為共識”把“磚塊”放到一個它們自認(rèn)為合適的位置。當(dāng)它們遇到已放有“磚塊”的地方，并不會“傻乎乎”地把那里的“磚塊”搬走，而是爬到“磚塊”上面再進(jìn)行壘放，如此層層疊加，就像白蟻建高塔那樣。

雖然現(xiàn)在的“白蟻機器人”的技能還處在“擺弄積木”的初級階段，但將來它們可能在很多地方都有用武之地，比如人類如果要開發(fā)火星，就可以派它們擔(dān)當(dāng)?shù)谝慌盎鹦墙ㄖ煛?，為人類大?guī)模開發(fā)火星，在火星上建造簡易住所。當(dāng)然，未來它們還能在人類難以工作的或危險的環(huán)境中派上用場，比如用沙袋修建防洪堤，在余震未消的地震災(zāi)區(qū)建造庇護場所，在水下或在其他星球上建造棲息場所等。endprint