社会传染研究探讨蚁群如何调节群体行为

在社会生物的世界里，从人类到蚂蚁，行为通过一个群体传播——被称为社会传染——是一个有据可查的现象。这个过程，在社会模仿和压力的驱动下，导致个人采取在同龄人中观察到的行为，通常导致同步的大规模行动：想想踩踏或起立鼓掌

在高度融合的社会中，社会传染是一把双刃剑。虽然它促进了凝聚力和集体效率，但不受控制的传染可能会导致有害的群体行为，如群体恐慌。因此，大自然已经进化出调节机制来控制这种行为

其中一种机制是反向社会传染。在相反的社会传染中，参与某种行为的个体之间互动的增加会导致他们更有可能停止这种行为，而不是参与其中。

在PNAS Nexus上发表的一篇论文中，由纽约大学坦登研究所生物医学工程、机械和航空航天工程以及土木和城市工程教授Maurizio Porfiri及其城市科学与进步中心主任领导的研究人员描述了收割蚁（Pogonomyrmex californicus）群体中的这一独特现象，以了解高度整合的社会行为的能量后果

Porfiri说：“随着蚁群的增长，蚁群会减少每个个体的能量消耗，类似于Kleiber近一个世纪前发现的鸟类和哺乳动物代谢成本的大小依赖性缩放。”“到目前为止，还没有一个令人信服的解释来解释这种集体反应是如何产生的。”

利用几个蚁群的跟踪视频记录，他们发现单个蚂蚁的活动水平并没有随着蚁群大小的增加而增加。这是一个奇怪的发现，因为更大的群体意味着它们的成员之间有更多的互动，也有更多的机会加强行为

为了解码这种行为，该团队还包括那不勒斯大学的Pietro De Lellis、弗吉尼亚理工大学的Eighdi Aung和（Tandon校友）Nicole Abaid、普罗维登斯学院的Jane S.Waters以及新泽西理工学院的Santiago Meneses和Simon Garnier，他们应用了通常用于研究人类住区的缩放理论

他们推导出了将群体规模与互动网络和活动水平联系起来的关系，并假设反向社会传染正在发挥作用。他们的假设得到了呼吸测量数据的支持，这些数据揭示了蚂蚁活动和新陈代谢之间的潜在联系

想象一下，你是一只蚂蚁，你看到你的一个同事在觅食。如果你受到社会传染的支配，你也可能开始觅食，这样你就不会看起来懒惰。但是，如果一只蚂蚁能够有效地收集食物，那么你花在觅食上的能量可能就不值得了

在这种情况下，反向社会传染告诉当你让你的同胞做这项工作时，要站起来放松，因为你以后需要你的精力来完成另一项任务。通过这种方式，抑制社会传染使群体更有效率

这项研究在昆虫群落和人类城市之间进行了有趣的类比。在这两个系统中，社会互动都会影响能量消耗，但方向相反

昆虫群落表现出低度量尺度——活动水平与群落大小成比例增加。相比之下，人类城市表现出超尺度缩放，其中能源支出的增长速度快于人口规模

“人类行为往往是由个人利益驱动的，”新泽西理工学院生物科学副教授、该论文的资深作者Simon Garnier说。“另一方面，蚂蚁倾向于优先考虑群体的需求，而不是自己的需求。这对理解人类和社会昆虫社会组织之间的差异具有巨大的意义。”

与人类不同，蚂蚁作为群体而不是个体来管理能量，不知何故表现出合作反应。这项研究表明，蚂蚁利用反向社会传染来调节它们的整体活动和能量使用

从本质上讲，当许多蚂蚁忙于一项任务时，一些蚂蚁会停下来防止整个蚁群过度工作。这种行为与其他生物系统中的标度定律和代谢模式相一致

简单地说，把蚁群想象成一个大有机体，每个蚂蚁的行动都是为了蚁群的利益而协调的，而不仅仅是为了它们自己的利益。未来的研究将探究这些蚂蚁是如何如此高效地交流和管理它们的能量的

这项研究不仅揭示了蚁群的调控机制，还提供了对跨物种社会调控更广泛原则的见解。随着我们继续探索这些相似之处，我们可能会发现更多关于支配自然和人为系统的基本动态

Porfiri说：“这是我们理解和模拟蚁群能源监管的第一步。”

“能源监管是否伴随着集体绩效的提高？我们能否在蚂蚁的启发下为机器人团队设计算法，以最大限度地提高性能并最小化能源成本？我们能否为城市交通网络吸取一些经验教训？这些只是我们接下来要解决的一些问题。”