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白蚁穴的建筑启示
2014-02-20 经济学人
 对大多数人来说,白蚁是毁灭的同义词.只要有一点机会,它们就会在房主回来之前将房子啃食殆尽.但是,昆虫学家对此持有不同的观点.他们更倾向于关注该类昆虫在建筑方面的天赋.
 
冲天而起的白蚁堆可能高达3米,对于身长只有几毫米的动物来说,这是相当了不起的成就.这些白蚁堆不仅仅只是一些土堆.它们有异常高明的空调系统,利用对流来保持凉爽；有的甚至南北通透,来躲避正午炙烤的太阳.白蚁还建立了连通巢穴与地面的避难隧道,从而在觅食时保护自己的安全.
 
当然,白蚁是不可能了解对流和太阳辐射通量等知识.相反,在进化过程中,它们的神经系统开始按照一些简单的规则进化编码,并受到一种被称为信息素的化学元素的控制,从而引导它们建造出白蚁堆,创下属于自己的建筑辉煌.这种通过简单的动作结合而产生复杂结果的行为被称为层创进化.
 
现在,人类设计师们也对层创进化越来越感兴趣.在刚刚发表在《科学》(Science)上的一篇论文中,由贾斯汀·韦费尔(Justin Werfel)带领的哈佛大学团队介绍了一种灵感来自白蚁的机器人,这些机器人可利用标准尺寸的磁砖搭建出各种建筑.这些机器人的控制者所要做的是按照一些相应的规则对其进行编程,从而机器人就可按照要求行事.
 
机器人施工队本身并不新鲜.宾夕法尼亚大学的研究人员曾展示过一个系统,该系统可通过远程控制飞行机器人来建造东西.与此不同的是,韦费尔博士并不是利用计算机程序形式的控制命令中心来控制其它部分如何操作（这是宾夕法尼亚大学的做法）,他是将控制命令分布在整个系统的各个组成部分中,而且这些组成部分之间不能相互通信.所以,这种轮式装置的机器人也不需要掌控全局.
 
对白蚁来说,全局观是通过几千年来的自然选择获得的,它们所遵守的规则也在不断完善.对于韦费尔博士的机器人来说,人类设计者指定了期望结果,并在该团队开发的程序的帮助下,生成了每个机器人在施工时需要遵守的编程规则.剩下的工作就是放置一块奠基用的砖头,来告诉机器人从哪里开始施工.
 
白蚁机器人使用这块奠基砖头来记录自己的位置.它们所遵守的规则是由一连串的行动组成,机器人可在三维网格的任何一处完成这些行动,在它们看来,该网格的轴心就位于这块基础砖头上.这些行动包括 “向前”、“向后”、 “放置一块砖”、“爬上一块砖”和“爬下一块砖”.如果一个机器人发现自己不能完成特定的动作（通常是因为另一个机器人把一块砖放在了道路上）,它会继续前进去找其它的事情做,直到最终想要的结果实现.
 
向脚手架前进
这其中也有局限性.例如,机器人只能将砖头搬运到建筑中,而不能将砖头搬走.因此,虽然该系统非常智能,甚至使机器人能够搭建楼梯来到达高处,但这些楼梯将最终成为建筑的一部分.换句话说,机器人不能接受临时脚手架的概念.然而,韦费尔博士表示,这仅仅是因为机器人的物理限制,它们会发现很难将一块已经放置到位的砖头搬走.缺乏对脚手架的认知并不意味着构建该系统的数学概念具有局限性.
 
目前,韦费尔博士的机器人有能力建造与通灵塔和金字塔类似的建筑,这也是最早的人类建筑师能够建造的建筑.但是,他希望他的机器人能够像人类一样不断进步,建造出具有空间和房梁的建筑.
 
至于这些建筑物的用途,韦费尔博士建议,它们可被用来在灾区或在敌视人类的地方快速搭建临时建筑,比如外太空.建造的过程中也可能会让人们真正明白,它们的灵感来源白蚁究竟是如何实现其令人印象深刻的壮举的.
 
本周,生物技术产业组织(Biotechnology Industry Organisation)在纽约召开了一场会议,当时会场挤满了心情激动的投资者们和高管们.上一周,八家生物技术公司已经在美国进行首次公开募股,其融资超过5亿美元.有一个小组针对该行业的最新热潮能否持续展开了讨论,杰出的投资者奥列格·诺德曼(Oleg Nodelman)开玩笑说,他仍然拥有任何公司都想要的大笔资金.
 
生物技术是通过使用“大自然的工具包”,或者说是通过改变或利用活生物体的生理进程,来制造药物和其它有用的产品.例如,阿哥斯治疗(Argos Therapeutics)是最新一批想要筹集资金的企业之一,它正在研究如何触发患者自身的免疫系统,来对抗肾癌或HIV感染.
 
【英文原文】
 
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