它是一只黏液菌,一种介于真菌与植物间的单细胞生物。没有大脑或神经系统,天地广阔,它全然不知。

clip_image001

森林里,落叶上,朽木边,都是它无知无觉徜徉的场所,直到一种原始的自然冲动突然涌向了它——“全世界的黏液菌联合起来!”于是它向同胞爬去。它的细胞壁破裂,细胞质流淌而出,与千千万万同胞们的细胞质一同汇流,融入集体的海洋中。它已失去了自我,成为一个巨大细胞中无数细胞核之一。

接下来,这个巨大的细胞依旧不停地扩散、徜徉,类似煎饼锅中流淌的面糊,直到另一种原始的自然冲动袭来——当在这个亲密大家庭覆盖范围内发现食物,黏液菌细胞伸出管状的“伪足”,将食物包围起并吸收。细胞质流动逐渐收回弥漫的“肢体”,在食物间形成管道,为千万同胞们源源吸收能量,虽然个体早已不复存在。

这样一种原始的生命形式,与万物之长的人类在亿万年前便已各自走向分岔路。但位于进化树顶端的人类,却刚刚开始发现大自然与岁月留给此等简单生物的智慧。2000年,日本名古屋仿生控制中心的Nakagaki等科学家们发现:黏液菌也会走迷宫。如果在一个孩子游戏用的迷宫出入口处放上食物,黏液菌们可在四小时内,在迷宫出入口间形成几条管状通道。8小时内,黏液菌细胞可以在各通道间找到最短的路线。迷魂的“八卦阵”完全没有阻碍生命原始的“贪吃”冲动。这个惊人却可乐的发现使Nakagaki等科学家们获得了2008年的“搞笑诺贝尔认知奖”。

a

a. 黏液菌(黄)遍布整个迷宫(黑),clip_image0041、clip_image004[1]2与clip_image0051、clip_image005[1] 2分别为贯通迷宫出入口的两组线路:clip_image004[2]1 (41 clip_image0061 mm); clip_image004[3]2 (33 clip_image006[1]1 mm); clip_image005[2]1 (44 clip_image006[2]1 mm); andclip_image005[3] 2 (45 clip_image006[3]1 mm)

b

b. 将食品(图中以AG标记)放入迷宫的出入口。四小时后,黏液菌收缩了其余位置的伪足,并找到了两组贯通迷宫出入口的线路。

c

c. 又过了四小时,黏液菌已经找到了最短的线路clip_image004[4]2+clip_image005[4]1

黏液菌甚至可以设计现代社会错综复杂的交通系统。2010年,Nakagaki与英国牛津大学植物科学系Fricker等科学家们搭建了一个东京附近城市的模型,模仿日本在太平洋的海岸线搭建了模型的边界,将黏液菌置于东京位置,每一个大城市则以一块食物作为标志,并以黏液菌不喜的灯光强度来模仿地形起伏与障碍。黏液菌依然先以藤蔓状弥漫开来,再收归为“城市”间的管状通道,其建筑“交通系统”的效率,与凝结无数人类智慧结晶的日本交通系统对比居然不相上下。

与拥有中央控制系统的日本交通规划相比,黏液菌完全没有调控意识,它的生长扩散仅可靠局部判断。由于它没有大脑或神经系统,科学家们推断,它的判断规则也许相当简单。由于没有中央控制,它的运行系统无需事先规划,可以随机适应环境的变化,这都是人类的交通系统所求不得的优点。这个依然惊人并可乐的发现再次使这些科学家们获得2010年的搞笑诺贝尔,不过这一次,是“交通规划奖”。

让黏液菌来指导交通规划,确实令人莞尔。但如同人类早已模仿飞鸟设计飞机,这种向自然学习工程技术的思想由来已久。当人类为工程学上各种棘手问题而殚精竭虑时,往往能惊讶地发现,进化树上各个位置的生物们早已在亿万年适者生存的进化中,优雅完美地解决了问题。于是仿生学科应运而生。

然而,自然生物并不为人类需求而进化,它们解决问题的策略自然与人类略有不同。黏液菌的随机适应能力,是以其增加建筑总长度作为代价,而且这种能力只可适用于一些极端的现实情况。在现实世界里,如此策略将耗费巨资,产生很大的浪费。简单地抄袭黏液菌的工作方式,无异于东施效颦。

老话说,学我者生,似我者亡。科学家们正利用黏液菌系统工作的规律研究其算法,以深刻理解这种工作原理,并使其更广泛应用于人类世界。搞笑诺贝尔奖获得者之一、牛津大学植物科学系科学家Fricker在接受牛津大学媒体采访时这样说:“黏液菌这种基于物理守恒定律的长距离模糊信息交流已经足够有趣。但更有意思的是,在人类工程中,系统的振荡行为是一直想要避免的问题,而在生物界里,包括黏液菌在内的许多生物系统都采用振荡行为加总体协调来工作。”

另外,Fricker还提到,如果科学家们能够完全理解黏液菌搭建交通系统的原理,便也许可以造福工程系统中一些自组织的无线网络,比如远程传感器阵列,随建即连网络,无线网状网等。例如在自然灾害中的无线系统遭受破坏,黏液菌的算法模型也许可以帮助快速计算其他有效的网络线路,使得系统维持高效的信号传输。

(文字编辑:杨杨)

0
为您推荐

34 Responses to “[搞笑诺奖2010]黏液菌:小块头有大“智慧””

  1. 多少说道:

    哈哈,第一次发布评论

  2. sheldon说道:

    我比较想问好吃吗?

    • 拆墙说道:

      是煎着吃还是煮着吃。。。

    • Fujia说道:

      呃虽然杨扬说要考虑读者感受,但我还是要剧透下。。

      第一张配图,白色的东东是狗的呕吐物,黄色的黏液菌长在了上边。

      大家对号入座找好适当的地方宣泄下看到上边这句话,配图,还有Sheldon的评论后的情绪。。

      • 说道:

        真是朦朧產生美啊= =不說出來多好。。。

      • 小如说道:

        哈哈哈~配图时犹豫过要不要加注释来着~想了想,算鸟~

        其实,那个…既然fujia说出来了,那么…知道多一点……是不是也更有安全感涅……?

      • 游识猷说道:

        奶茶杯具了……

      • nipper说道:

        恭喜你,达到效果了,我开始反胃了。

        这个发现,虽然暂时还看不到应用价值,还挺有意义的。起码,在网络自愈、群体机器人控制中,说不定存在巨大价值。

  3. 姓名说道:

    对这么大个的“单细胞"还是不太理解。

  4. 独夫说道:

    黏液菌就是我们说的“太岁”吗?

    • 刘彬说道:

      你见过太岁吗? 我们这里有个习俗 说太岁头上动不了土

  5. 辛巴说道:

    有意思。。。

  6. 波浪理论说道:

    好一个单细胞动物,很多很让人开眼界啊,就是视频还短了,没饱眼福!

  7. Annya说道:

    萌菌物语里的那个教授也很喜欢黏液菌走迷宫

  8. 黏液传说说道:

    哎呀,抱歉吾来晚咧

  9. yuccatoo说道:

    是不是可以说是生化版的遗传算法?

  10. 海绵C说道:

    额……这个真没见过

  11. decimal说道:

    好玩的智慧~

  12. 拟南芥说道:

    复阿姨,你的美,让人想犯罪

  13. 拭刀说道:

    细菌的群体智能

  14. cs说道:

    这么好的研究,为啥要放在搞笑奖里面呢?

    翻了一下,似乎很多搞笑奖的研究都是很有价值的。

    看来我是一个很没幽默感的人了

  15. fts说道:

    已有学者抽象出黏菌生长的数学模型啊摹?

  16. wty6891说道:

    让我想起了蚂蚁算法和进化算法

  17. 栖枫渡说道:

    第三个视频和脑内神经元的生长何其相似啊!很像Filopodia……

  18. 一毛说道:

    有点混沌理论的感觉

  19. 逍遥说道:

    太强悍了,自然的力量。

  20. 冰之炼狱说道:

    太棒了·····

  21. 黑白说道:

    呵呵,细胞壁都没了,伪足又从何而来呢?

  22. 扑面说道:

    蚁群算法、进化算法。。 现在再来个粘痰算法吧,哈哈
    ps:总感觉这个粘液菌好像和蚁群是一个东西。
    又ps:蚁群算法比这个酷多了。 黏液。。 恶。

  23. 帝之影※月梵说道:

    自然界是神奇,总有我们学习的东西,简可驭繁!
    如此粘液菌从陆而移到空中,再放大10万倍吧,
    那不是可以联接全球,当然原理最重要,也不可能
    一味的抄袭,学我者生,似我者亡

  24. yutouguai说道:

    狗的呕吐物。。。还是不要说的好。。。

  25. 54born说道:

    奇怪。。

  26. hal说道:

    这应该可以用自组织临界来解释

  27. 被自组织困惑的机械说道:

    想来看看有没有自组织的另类研究

Leave a Reply