用人工生命的方法模擬蜜蜂的采蜜行為

通過對于人工生命理論及其“突現(xiàn)”這一重要特征的研究，采用圖形化的VB程序仿真了自然界中蜜蜂的采蜜行為。程序通過一些簡單的規(guī)則模擬了蜂群中個體蜜蜂的采蜜行為，并實現(xiàn)了蜂群的整體行為。這一過程的實現(xiàn)可以清楚地展示人工生命的“突現(xiàn)”特征。
關(guān) 鍵 詞 人工生命; 突現(xiàn); 虛擬生物; 蜜蜂; 有限狀態(tài)機

Abstract The behavior of creature of nature is complicated and random, especially bee, a kind of colonial creature. However, the complicated structure of bee colony is generated by the interaction of single behavior of bee. By the research of the artificial life theory and some outstanding feature, the graphic VB program simulates the behavior of bee’s collecting pollen. The program only simulates the behavior of individual bee’s collecting pollen, but achieves the integral behavior of bee colony. Our research shows the important feature-Emergence-of the artificial life, that is, emergence.
Key words artificial life; emergence; virtual creature; bee; Finite-state machine
自古以來，傳統(tǒng)的生物學(xué)都是研究以碳水化合物為物質(zhì)基礎(chǔ)的自然界的生命。而在1987年的第一次人工生命研討會上，美國圣菲學(xué)院的蘭頓教授提出了人工生命的概念，為人類對于生命的研究開辟了一條新的道路。人工生命是致力于通過試圖在生物學(xué)現(xiàn)象中抽取基本的動力學(xué)原理，并把這些原理用到其他的物理媒體上，如計算機，使它們可以用于新品種的實驗操作和測試來理解生命的研究領(lǐng)域[1]。本文則在人工生命研究的基礎(chǔ)上，采用圖形化的VB程序模擬了蜜蜂的采蜜行為。
1 蜜蜂的采蜜行為
蜜蜂的個體行為是簡單的，而且看似雜亂無章的，但是，蜜蜂的群體結(jié)構(gòu)卻是復(fù)雜的，而且是有條不紊的。3種類型的蜜蜂，蜂王，工蜂和雄峰個體交互作用構(gòu)成了復(fù)雜的蜂群結(jié)構(gòu)。蜂巢里的3種蜜蜂，各司其職，分工合作。蜂巢中大于21 d蜂齡的工蜂負(fù)責(zé)蜂巢中花粉的收集。在一般情況下，野外的工蜂總是在一定的范圍內(nèi)采蜜，而且主要是從一種植物的花上采蜜。由于采蜜經(jīng)驗的不同，它們的采蜜速度和采蜜方法存在著明顯的個體差異。雖然工蜂個體的采蜜行為常常趨于特殊化，但作為一個整體的蜂群卻能夠?qū)Y源的變化做出迅速的反應(yīng)，它可以調(diào)動它的大部分成員到一種報償最高的植物花上去采蜜，這樣能有效地利用集中和分散的食物資源，極大地提高了采蜜的效益[2]。一般來說，工蜂采蜜選擇量多、質(zhì)優(yōu)的先采集，這是普遍規(guī)律，采集的飛行距離則放在第二位[3]。這里假定把蜜源的距離作為工蜂采蜜的條件。工蜂飛出蜂巢，搜索最近的蜜源，然后去采集花粉，接著回到蜂巢，抖落收集到的花粉，然后再飛去收集更多的花粉。這種日常事務(wù)一直要持續(xù)到工蜂達(dá)到自然的6周的生命期，然后死亡。