作者：佩萨赫·本森 • 2026年4月15日
耶路撒冷，2026年4月15日（TPS-IL）——以色列科学家揭示了关于织叶蚁群体如何协调大规模建筑的新见解，表明它们令人印象深刻的筑巢能力可能对机器人技术、工程学和复杂系统设计产生影响。
在澳大利亚北部的热带雨林中，织叶蚁在树冠高处筑巢而不是在地下，它们将活树叶拉拢成中空的球形结构，并利用幼虫分泌的丝线将其缝合。单个蚂蚁将身体连接成链条，充当临时工具，使蚁群能够通过协同力量重塑其环境。
蚂蚁的工作源自简单的局部规则、物理限制和高度结构化的集体行为，而不是集中规划。为了详细研究这一过程，来自魏茨曼科学研究所的奥弗·法伊纳曼（Ofer Feinerman）教授和埃胡德·波尼奥（Ehud Ponio）博士前往澳大利亚北部的汤斯维尔，在那里收集了整个蚁群用于实验室观察。
“热带雨林的每个织叶蚁群可以蔓延数十个巢穴和数十米高的几个树冠，”法伊纳曼说。“但只有一个蚁后……找到她就像在整个特拉维夫找一个居民一样具有挑战性。”研究人员将重点放在小树上的较小蚁群上，以使观察可行。
这些研究结果发表在经同行评审的《当代生物学》（Current Biology）杂志上，有助于解释昆虫社会如何在没有传统上与此类任务相关的个体“智能”水平的情况下，可靠地解决复杂的工程问题。
实地考察证明困难重重。织叶蚁极具防御性，会咬人并释放酸液，这需要穿防护服。在某些情况下，当地居民误将研究人员当作害虫防治队。有一次，一个蚁群甚至在运输过程中逃跑，迫使团队重新开始收集工作。
回到实验室后，团队建造了一个配备52台同步4K摄像机的受控竞技场，模拟了带有四片人造树叶的树枝。这使他们能够观察数百只蚂蚁在精心变化的几何条件下筑巢。
一个关键发现是蚂蚁始终如一地部署两种不同的“活工具”。蚂蚁链充当“拉链”，逐步将树叶拉拢在一起，而悬挂的链条则充当“重量”，将树叶弯曲到位。这些不是随机形成，而是在施工过程中出现并发挥特定机械作用的可重复功能结构。
然而，最重要的结果不是这些工具的存在，而是它们是如何协调的。
当研究人员改变树叶角度以创造筑巢可以在多个方向进行条件时，他们预计会出现混乱或不一致的结果。相反，蚂蚁通过遵循简单的顺序始终如一地避免冲突：它们首先完成一个稳定的连接，然后再将施工扩展到额外的树叶。这种逐步排序可防止形成竞争力量，并将整个系统锁定的单一的全球施工方向。
根据科学家的说法，这种行为表明，看似复杂的“决策”实际上是一种紧急协调规则，可以防止关键过渡点的动荡。蚂蚁并没有提前解决几何问题；相反，系统通过自然消除冲突配置的局部相互作用来实现自我稳定。
另一个重要启示是，最终结构的大部分可能较少受行为选择的塑造，而更多地受物理学本身的塑造。由于树叶呈椭圆形，连接它们的边缘往往会自然产生封闭的球形。从这个意义上说，蚂蚁在强烈的几何约束下运作，无论更高级别的意图如何，这些几何约束都会引导结果走向稳定、刚性的结构。
综上所述，这些研究结果提供了一种理解集体智能的不同方式。蚁群似乎并不依赖集中规划或复杂的内部模型。相反，稳定的结果源于环境中简单行为规则、顺序协调和物理限制的相互作用。
这些发现为分散系统提供了潜在的蓝图，特别是在群机器人技术和分布式工程中。通过展示蚂蚁如何通过简单的局部规则和清晰的操作顺序来协调复杂的施工，该研究指出了机器人群在没有集中控制的情况下组装结构的方法。蚂蚁的“顺序锁定”策略——在其他连接之前完成一个连接——可以帮助防止许多智能体同时行动的系统中的冲突，从而提高机器人技术、网络和物流的稳定性。
该研究还强调了将物理限制用作解决方案一部分的价值。由于蚂蚁依靠树叶几何形状来产生坚固的球形巢穴，这表明工程师可以设计材料和环境，让物理学完成大部分工作。这种方法可以为软体机器人、轻量化结构和自适应材料提供信息，其结构和稳定性来自形态和力量，而不是详细的规划。
“这些天来，我们试图改变树叶的排列来挑战蚂蚁，”法伊纳曼说。“尽管如此，蚁群多次成功解决复杂问题……表明编码在社会行为中的高度发达的认知能力。”
