你有沒有注意過蟻群是如何尋找食物的?和我們的互聯網系統很類似，每個螞蟻單獨行動搜集食物信息，再匯集到一起不斷調整路徑，直到形成一條最優路徑，但是在這個過程中沒有任何的中央控制。

斯坦福大學的研究小組發現沙漠螞蟻的覓食方式與調節互聯網數據流量的TCP協議很類似，他們將蟻群系統稱為Anternet。Anternet和互聯網都使用了正向反饋：TCP協議中會發確認觸發下一個數據包的傳送，蟻群網絡中滿載而歸的螞蟻會引導其它螞蟻出去覓食。

相信每個知道這項研究的人都會驚嘆于這些螞蟻的別出心裁，竟然在幾百萬年前就開始使用這種智能的互聯網算法了。那么還有什么是螞蟻已經做到，而我們人類還不知道的?

Anternet對下一代互聯網的啟示

螞蟻有1.3億年左右的歷史，已經進化到可以適應特定環境的多變性和約束。

蟻群利用簡短交流的動態網絡來適應周圍環境的變化。每個螞蟻個體并不知道發生了什么，每個螞蟻只是根據最近遇到的螞蟻確定路線：或者是一對一的互碰觸角，或者是根據其它螞蟻在路上留下的化學分泌物。

這種蟻群網絡使螞蟻擁有了驚人的多樣性，多達11000種的螞蟻遍布地球每一個角落。所以Anternet以及其它蟻群網絡可以給我們很多啟示。或許我們的信息網絡建設可以參考下螞蟻協議。

解決高操作成本問題

收獲蟻(螞蟻的一種)蟻群在沙漠中尋找水的過程也會消耗水。螞蟻在烈日下覓食時會丟失水分，這時他們會從存儲的種子中吸取水分。因為蟻群會存儲種子，它們的正向反饋系統使得在水源不好找時，螞蟻可以不必浪費精力外出覓食，即使這意味著他們要在天氣更濕潤時存儲一些種子。

Anternet通過這種方式處理高操作高成本問題。在互聯網中，TCP協議也可以防止系統在帶寬不可用的情況下，在互聯網上發送數據。除非是確定信息可以到達目的地，否則發送是不值得的。

作者最近剛發表了一篇文章說明自然選擇目前是如何優化Anternet的算法的。作者對300個收獲蟻群進行了超過25年的研究，并且通過基因指紋研究了哪些蟻群有更多的后代蟻群。研究發現，在炎熱的天氣里保持體力不外出覓食的蟻群有更多的后代。

面對資源稀缺情況，螞蟻是最小化運營成本而不是增大存儲量。這是一個可持續發展戰略，對于類似沙漠蟻群或移動互聯網的系統，這都是保持長期可靠性同時避免浪費精力的重要措施。

擴展性

當系統規模擴展時會發生什么?就像人類設計的系統，螞蟻系統也會隨著蟻群的壯大而調整優化，還要有“容錯能力”。

由于大型系統難免會有一些混亂，所以理想的解決方案是利用每一個額外螞蟻的貢獻，從這些螞蟻中獲得的益處遠遠大于喂養螞蟻的成本。大型蟻群系統的最好工具是冗余和最小化信息量。龐大的蟻群中，各個螞蟻之間的簡單交流并不需要知道各個螞蟻的詳細信息。

在工程系統中，隨著網絡規模的擴大，我們也在利用一些廉價操作尋找確保可靠結果的解決方案。優雅的自頂向下設計的確有吸引力，但是蟻群算法的魯棒性表明，容忍一些不完美有時會導致更好的解決方案。

優化先發優勢

蟻群算法的多樣性表明了進化系統是如何響應環境約束的。當操作成本較低或蟻群尋找暫時的美味佳肴時，比如尋找花蜜或西瓜皮，搶占先機很重要。由于蟻群互相競爭，第一個找到食物的就有最好的機會。

一個蟻群在沒有任何中央控制的情況下如何獲得這種先發優勢呢?螞蟻使用的一個策略(接近于我們的數據網絡)是建立一個永久的高速回路(就像手機發射塔網絡)，螞蟻們就在沿路進行搜索。阿根廷螞蟻很擅長這個，它們會找到任何落在廚房柜子上的面包屑。阿根廷螞蟻也會調整自己的路線，一開始很多螞蟻會在附近的隨機游走，每只螞蟻都會在一個小范圍內徹底搜查，到后來會有一個更直接的路線，周圍的螞蟻會減少，從而整個蟻群可以覆蓋更大的范圍。

就像一個分布式的需求響應網絡一樣，雖然沒有任何的中央控制，每只螞蟻對本地情況的響應聚合在一起為產生了整個系統的結果。

解決安全漏洞

在熱帶地區，數百種螞蟻聚集在一起競爭資源，蟻群必須要處理安全問題。這導致了使用本地信息進行入侵檢測和響應的安全協議的進化。

一個蟻群可能會“偷竊”另一個蟻群的信息來尋找資源，例如其它蟻群螞蟻的化學分泌物或螞蟻分布密度。為了應對這種入侵行為，螞蟻們采取了一種松散的、隨機的身份認證系統，而不是試圖完全杜絕這種行為。

這與計算機的安全系統有明顯的相似之處，很顯然我們也需要實現對入侵的本地評估和修復。螞蟻并沒有建立一個中央集權來監管黑客，但它們已經找到了應對入侵的策略。

災難恢復

災難恢復協議可以參考螞蟻在樹上覓食的過程，因為樹枝有可能會斷裂。在一個網絡回路中，考慮到快速恢復，信號或者螞蟻會在不同的方向保持流動，如果一個方向斷流了，可以從另一個方向重建一個連接。

同樣，早期的光纖網絡經常被農業機械或其它的挖掘所破壞，一段光纖的破壞有可能讓整個系統宕掉。工程師們隨后發現，環形網絡更容易修復。

我們的網絡在不斷進化，通過測試和比較這些沙漠螞蟻、熱帶森林中的螞蟻和廚房里的螞蟻的算法，很明顯我們可以參考這些螞蟻的做法來構造我們的下一代網絡系統。

作者簡介：Deborah M. Gordon是斯坦福大學生物系的教授，她通過蟻群的生態和行為研究群體組織的進化，已經獲得Guggenheim和行為科學深度研究中心的獎學金。著有《Ants at Work》及《Ant Encounter: Interaction Networks and Colony Behavior》。