來自京都大學、九州工業大學和靜岡大學的一個研究小組發現了一個看似矛盾的新規則,即當生物體內的“複雜適應系統”進化時,支持該系統的特性先於系統本身出現。
生物體進化的特點是複雜性(生物系統的組成元素的數量和元素之間關係的數量)隨著時間的推移而增加。複雜性的增加往往與生物系統的環境適應性有關,這被稱為“複雜適應系統”。
螞蟻和蜜蜂等社會性昆蟲的群體是複雜適應系統的典型例子。研究小組試圖驗證如何通過使用群體機器人來實現複雜的自適應系統,該機器人模仿螞蟻中的“通過使用路標信息素共享信息進行群體覓食”。
如果僅使用路標信息素的響應系統,一群機器人會聚集在信息素上,從而導致交通堵塞和碰撞。因此,為了成功覓食,需要一種稱為“交通規則”的監管機制(優先考慮返程路線上的個體而不是去程路線上的個體)。
研究小組認為,這種由核心系統(路標信息素的使用)和調節系統(交通規則)組成的系統層次結構涉及復雜自適應系統的演化,可以進行模擬。結果,他們發現了一種意想不到的機制,其中調節系統的進化先於根系統的進化。換句話說,首先,將進化出僅具有調節系統的群體機器人,並且在該群體機器人中,將出現通過擁有核心系統來實現複雜自適應系統的群體機器人。
可以說,這一結果為生物系統中常見的“適應性複雜性的進化”如何發生提供了一個新的理論框架。