王程亮 李保國

單獨的動物個體在危機(jī)四伏的自然界中總顯得勢單力薄，因此，許多動物以群居生活的方式應(yīng)對機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存的大自然。群居生活好處多多，例如：能夠減少個體尋找食物時的能量消耗，提高對天敵來襲的預(yù)警能力，降低被捕食的風(fēng)險等。然而，為了獲取群居生活的收益，群中的個體需要不斷調(diào)整各自的行為及節(jié)律，以便與動物群的活動協(xié)調(diào)一致，并維持群體的聚合度。聚合度也叫凝聚力、內(nèi)聚力，可以促使個體間加強(qiáng)交流并使群體發(fā)展出復(fù)雜的社群結(jié)構(gòu)。

但是，動物群內(nèi)的個體又會因為資源有限而產(chǎn)生競爭。當(dāng)群內(nèi)個體的需求不能被滿足時，群體就會失去聚合度，產(chǎn)生分裂，導(dǎo)致動物個體失去群體的保護(hù)而直接暴露在危險之下。因此，為了避免此類情況發(fā)生，動物群就需要有消除個體間分歧的機(jī)制，從而對在何時取食、向何地移動、于何處休息等具體問題進(jìn)行集體決策。

局部信息交流條件下的集體決策?

沙丁魚和椋鳥都是群體性動物，魚群和鳥經(jīng)常呈現(xiàn)一些壯觀的景象。例如由上萬尾魚組成的、直徑從幾米到幾十米不等的球型沙丁魚群，當(dāng)遭遇天敵時，最早發(fā)現(xiàn)敵情的一尾或幾尾沙丁魚會迅速做出躲避行為?！吧诒钡倪@一行為被其周圍的沙丁魚感知后，它們也會做出相應(yīng)的躲避行為。于是，如同連鎖反應(yīng)一般，躲避行為在魚群內(nèi)不斷重復(fù)和擴(kuò)散，從而在很短時間內(nèi)讓所有沙丁魚都做出反應(yīng)，最終形成協(xié)調(diào)一致的群體決策。椋鳥群的情況與之類似。當(dāng)數(shù)千只椋鳥組成的鳥群遭遇天敵捕食時，最先發(fā)現(xiàn)危險的鳥會迅速改變飛行方向，并影響到周圍個體，最終使整個鳥群的飛行方向迅速改變，躲過天敵。

沙丁魚群和椋鳥群應(yīng)對危險信息的方式稱為自組織機(jī)制。一般來說，以自組織機(jī)制形成群體決策的動物具有四個特點：首先，動物群由龐大的個體數(shù)量組成;其次，動物群中個體的信息只能傳遞給小范圍內(nèi)的個體，通常是其鄰居;再次，動物群的決策過程不是由一個領(lǐng)導(dǎo)者來協(xié)調(diào)，而是純粹以局部交流為基礎(chǔ)，簡單地對其周圍個體的行為做出有效回應(yīng);最后，當(dāng)有多條信息在動物群內(nèi)同時傳遞時（如一群捕食者同時對動物群發(fā)動攻擊），那么動物群中大多數(shù)個體選擇的必定是最有效且傳遞速度最快的反應(yīng)方式，并能成為動物群最終的選擇。

對信息進(jìn)行反饋的集體決策?

蜜蜂群和螞蟻群同樣由數(shù)量巨大的個體組成，但不是以自組織機(jī)制來完成群體決策的。

在好年份（大年），蜜蜂群會快速增長，達(dá)到一定規(guī)模時，老蜂后會帶領(lǐng)部分蜜蜂離開舊巢，建立新群。新巢的選址尤為重要。分群前，會有大約5%的工蜂專門負(fù)責(zé)尋找適宜的巢址。這些工蜂陸續(xù)返回后，會用跳“搖擺舞”的方式向其他工蜂傳遞新巢的信息：不斷振動翅膀的同時擺動身體，并做“8”字形移動。頭的朝向代表新巢相對于太陽的方向，翅膀振動頻率和“舞步”速度代表新巢與舊巢間的距離。

面對多只工蜂的“搖擺舞”，如何在眾多的新巢址中選擇最優(yōu)的那一個呢？這時，舊巢內(nèi)的其他工蜂會根據(jù)舞蹈代表的信息，對新巢進(jìn)行實地評估，如果它們也認(rèn)為好，就會加入舞蹈的行列，表示支持該選址，這種方式稱為正反饋。

如果工蜂們覺得新巢質(zhì)量不高，可以自己外出另找并“舞”出信息，或觀看其他尋址工蜂的舞蹈，評估后再決定是否支持這個巢址。隨著評估工蜂不斷加入舞蹈行列，一些質(zhì)量差的巢址被淘汰，參與好巢穴舞蹈的工蜂數(shù)量不斷上升。當(dāng)超過一定數(shù)量范圍（閾值）后，舞蹈中的工蜂會分泌信息素，抑制其他備選蜂的舞蹈，或者直接打斷備選蜂的舞蹈，這種方式稱為負(fù)反饋。負(fù)反饋會打破對幾個好巢址難以抉擇的僵局，從而完成新巢選址的集體決策。

螞蟻群的決策方式與蜜蜂群略有不同。當(dāng)舊巢內(nèi)的個體數(shù)量過多時，螞蟻也會分群。分群前，會有約30%的工蟻外出尋找新巢址。一只工蟻發(fā)現(xiàn)新巢后，會根據(jù)巢穴的大小和清潔度、入口的數(shù)量以及該地區(qū)同種螞蟻的蟻穴數(shù)量等對新巢進(jìn)行評估，如果通過，工蟻會采用兩種方式向其他工蟻傳遞新巢的信息。

第一種，工蟻在新巢附近直接招募其他工蟻。它會以串聯(lián)移動的方式帶領(lǐng)另一只工蟻到達(dá)新巢，讓后者進(jìn)行評估。如果后者也支持這個新巢，它們就一起在新巢附近積極招募工蟻，將評估工作推廣開來。有趣的是，工蟻能利用觸覺來估算支持新巢的工蟻數(shù)量，超過一定閾值后，這個巢穴就成為分群的目的地，從而完成新巢址的集體決策。

第二種，發(fā)現(xiàn)新巢的工蟻完成評估后，直接返回舊巢通知其他工蟻。在返回途中，它會不斷噴灑信息素，直至抵達(dá)舊巢。由于信息素的存在，附近的工蟻很容易被吸引過來，并能輕松地找到新巢，然后進(jìn)行評估。如果被招募的工蟻支持這個巢穴，它們會在返回舊巢的路上繼續(xù)噴灑信息素，形成對第一只工蟻的正反饋。隨著正反饋的累加，這條路線變得越來越有吸引力，能招募更多的工蟻。需要注意的是，信息素具有揮發(fā)性，因此路線需要不停維護(hù)。招募的工蟻越多，噴灑的信息素越多，路線就越清晰，也表明新巢的質(zhì)量越高。因此，螞蟻群能夠在多個備選新巢中輕松地挑出最佳地點，完成集體決策。

整體信息交流下的集體決策?

如果動物群由數(shù)量不多的個體組成時，如狼群、牛群或非人靈長類動物群，群內(nèi)個體之間，甚至個體與整個群體可以直接交流。因此，當(dāng)群體需要進(jìn)行集體決策時，群內(nèi)個體可以對具體問題、觀點或選項進(jìn)行評估，然后與其他個體“談判”，權(quán)衡利弊后做出自己的選擇。于是，群內(nèi)的個體選擇逐漸累積，最終形成集體決策。在這類決策中，群內(nèi)動物的信息交流是通過特殊行為實現(xiàn)的，而集體移動過程正是這類決策方式的典型案例。

動物群經(jīng)常要從一個地點移動到另一個地點。集體移動前，動物群處于自由活動狀態(tài)，這時，群內(nèi)一個或一部分個體（即發(fā)起者）通過特殊的行為向其他個體表明其準(zhǔn)備移動的意圖。這種行為通常發(fā)生在動物群正式集體移動前，稱為移動前行為。例如，山地大猩猩群的發(fā)起者會發(fā)出叫聲表明自己的移動意圖;黃狒狒群的發(fā)起者會將身體轉(zhuǎn)到某個特定的方向上，表達(dá)它們移動的意圖和方向。移動前行為的出現(xiàn)，與接下來動物群的集體移動時間和方向密切相關(guān)，目的是在正式移動前建立共識，消除群內(nèi)個體間的沖突，從而維持動物群的聚合度，避免在移動過程中動物群分裂。

發(fā)起者表達(dá)集體移動意圖后，動物群內(nèi)其他個體會“投票”表決，“票數(shù)”占優(yōu)的意圖就是動物群的集體決策結(jié)果。這些參與“投票”的個體被稱為跟隨者，可能是一部分個體，也可能是全部，“投票”過程也是依靠特殊的行為來實現(xiàn)的。例如，在獼猴群中，當(dāng)發(fā)起者表達(dá)移動意圖后，第一只跟隨者會沿著發(fā)起者希望的方向移動一小段距離，然后停下來，回頭看未移動的個體，招募第二只跟隨者，以此類推。當(dāng)所有的個體都朝著自己選擇的方向移動后，動物群就完成了“投票”，其中“票數(shù)”最多的成為動物群最終的移動方向。那些未做選擇和選擇其他方向的跟隨者會加入“票數(shù)”最多的隊伍中，形成動物群的集體決策。這種由發(fā)起者發(fā)起，跟隨者“投票”的集體決策方式，稱為領(lǐng)導(dǎo)力機(jī)制。

實際上，領(lǐng)導(dǎo)力機(jī)制會受到諸多因素的影響。首先，發(fā)起者的身份和狀態(tài)會影響決策過程。例如，山地大猩猩群中等級最高的成年雄性永遠(yuǎn)充當(dāng)發(fā)起者的角色，其他個體會無條件服從指令;阿拉伯狒狒群中的發(fā)起者和跟隨者均為年長的雄性，當(dāng)這些成年雄性形成集體決策后，其他個體會按照結(jié)果完成集體移動。其次，跟隨者也會影響決策過程。例如，當(dāng)獼猴群進(jìn)行集體決策時，跟隨者通常會支持平時關(guān)系較好的個體，因此，“猴緣”較好的個體通常有更高的集體移動發(fā)起成功率。領(lǐng)導(dǎo)力機(jī)制讓動物群內(nèi)個體能夠從群整體的角度來考慮集體決策，使群體行動協(xié)調(diào)一致，相互配合，決策過程快速有效。

結(jié)語?

集體決策普遍存在于群居動物之中，幫助群居動物應(yīng)對各種各樣的挑戰(zhàn)，從昆蟲的巢穴選擇、覓食地選擇，到靈長類的集體移動選擇和鳥類的飛行目的地選擇，這是一種簡單有效而又巧奪天工的能力。這種能力超越了群內(nèi)個體能力的總和，通常也被稱為群體的智慧。