5、避障规则:
如果蚂蚁要移动的方向有障碍物挡住 , 它会随机的选择另一个方向,并且有信息素指引的话,它会按照觅食的规则行为 。
7、播撒信息素规则:
每只蚂蚁在刚找到食物或者窝的时候撒发的信息素最多,并随着它走远的距离,播撒的信息素越来越少 。
根据这几条规则 , 蚂蚁之间并没有直接的关系,但是每只蚂蚁都和环境发生交互,而通过信息素这个纽带,实际上把各个蚂蚁之间关联起来了 。比如 , 当一只蚂蚁找到了食物,它并没有直接告诉其它蚂蚁这儿有食物,而是向环境播撒信息素,当其它的蚂蚁经过它附近的时候,就会感觉到信息素的存在 , 进而根据信息素的指引找到了食物 。
说了这么多,蚂蚁究竟是怎么找到食物的呢?
在没有蚂蚁找到食物的时候,环境没有有用的信息素,那么蚂蚁为什么会相对有效的找到食物呢?这要归功于蚂蚁的移动规则 , 尤其是在没有信息素时候的移动规则 。首先,它要能尽量保持某种惯性,这样使得蚂蚁尽量向前方移动(开始 , 这个前方是随机固定的一个方向),而不是原地无谓的打转或者震动;其次,蚂蚁要有一定的随机性,虽然有了固定的方向,但它也不能像粒子一样直线运动下去,而是有一个随机的干扰 。这样就使得蚂蚁运动起来具有了一定的目的性,尽量保持原来的方向,但又有新的试探,尤其当碰到障碍物的时候它会立即改变方向 , 这可以看成一种选择的过程 , 也就是环境的障碍物让蚂蚁的某个方向正确,而其他方向则不对 。这就解释了为什么单个蚂蚁在复杂的诸如迷宫的地图中仍然能找到隐蔽得很好的食物 。
当然,在有一只蚂蚁找到了食物的时候,其他蚂蚁会沿着信息素很快找到食物的 。
蚂蚁如何找到最短路径的?这一是要归功于信息素,另外要归功于环境,具体说是计算机时钟 。信息素多的地方显然经过这里的蚂蚁会多,因而会有更多的蚂蚁聚集过来 。假设有两条路从窝通向食物 , 开始的时候,走这两条路的蚂蚁数量同样多(或者较长的路上蚂蚁多,这也无关紧要) 。当蚂蚁沿着一条路到达终点以后会马上返回来,这样,短的路蚂蚁来回一次的时间就短,这也意味着重复的频率就快,因而在单位时间里走过的蚂蚁数目就多,洒下的信息素自然也会多,自然会有更多的蚂蚁被吸引过来,从而洒下更多的信息素……;而长的路正相反,因此,越来越多地蚂蚁聚集到较短的路径上来,最短的路径就近似找到了 。也许有人会问局部最短路径和全局最短路的问题 , 实际上蚂蚁逐渐接近全局最短路的 , 为什么呢?这源于蚂蚁会犯错误,也就是它会按照一定的概率不往信息素高的地方走而另辟蹊径,这可以理解为一种创新,这种创新如果能缩短路途,那么根据刚才叙述的原理,更多的蚂蚁会被吸引过来 。
引申:
跟着蚂蚁的踪迹,你找到了什么?通过上面的原理叙述和实际操作,我们不难发现蚂蚁之所以具有智能行为,完全归功于它的简单行为规则 , 而这些规则综合起来具有下面两个方面的特点:
1、多样性
2、正反馈
多样性保证了蚂蚁在觅食的时候不置走进死胡同而无限循环,正反馈机制则保证了相对优良的信息能够被保存下来 。我们可以把多样性看成是一种创造能力,而正反馈是一种学习强化能力 。正反馈的力量也可以比喻成权威的意见,而多样性是打破权威体现的创造性,正是这两点小心翼翼的巧妙结合才使得智能行为涌现出来了 。
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