人类能跟蚂蚁学到什么?

原创 《管理视野》 复旦商业知识

原作者 Mark W. Mofett

史密森学会研究助理

原作者 Simon Garnier

新泽西理工学院副教授

原作者 Kathleen M. Eisenhardt

斯坦福大学教授

改写者 奚锡灿 聂日明

复旦大学经济学院副教授

上海金融与法律研究院研究员

低智能的蚂蚁依靠信息处理和交流系统,建立大规模、去中心、复杂的合作社会 , 完成极为复杂和困难的任务。在人类获取和验证信息的能力不断提升、克服“机会主义行为”的工具也越来越丰富的时代,蚂蚁的集体智慧为人类组织演进的方向提供了一个参考的范例。

“懒惰人哪,你去察看蚂蚁的动作,就可得智慧。蚂蚁没有元帅,没有官长,没有君王,尚且在夏天预备食物,在收割时聚敛粮食。”

——所罗门王(《旧约·箴言》第六章6-8节)

人类是万物的灵长,很早就学会了观察、学习和模仿其他动物的特征和行为。在研究和探索的过程中,学者们逐渐意识到,一些单个来看并不具备智慧的动物,却能演进出精巧和复杂的组织,从而为我们反思人类的组织方式提供新的角度。其中一个典型的例子就是蚂蚁。虽然单个蚂蚁智能极低,但数量庞大的个体组成的蚁群,能够完成极为复杂和困难的任务。那么,蚂蚁作为一个群体,到底蕴藏着什么样的智慧,值得我们人类思考和借鉴?

在“组织动物园”系列文章中,两位生物学家墨菲特(Mark W. Moffett)和加尼尔(Simon Garnier)展示了低智能、无领导、无等级的蚁群是如何建立起复杂组织的,与其他几位学者共同探讨了分工和专业化、经验学习、探索和创新、复原力、连贯而有弹性的结构、同步行为、自我牺牲、与其他物种的合作等组织特征。在此基础之上,多位管理学者还进一步讨论了蚁群的集体智慧对人类组织的启示以及人类组织与蚂蚁的不同之处。

蚁群的组织特征

普通蚂蚁的大脑很小,大约只有人类大脑的五十万分之一,只拥有数量很少(25万个)的神经元。相比之下,人类大脑的神经元数量以百亿计。即使将蚂蚁按照人类的体型等比例扩大,它们的“大脑”仍远远小于人类。而且,在那些规模更大、更复杂的蚁群中,单个蚂蚁的大脑反而可能更小。因此单个蚂蚁只能完成很少动作(20种左右),认知范围仅限于身边的一小块地方,相互之间能够交流的信息也非常有限。正因为认知能力有限,蚂蚁无法识别个体,仅能实现工种上的分工。因此,蚂蚁内部无法实现针对个体的奖励与惩罚,没有稳定的管理者,也无法建立等级制度。蚂蚁通过接触或信息素进行交流,影响周围蚂蚁的行为,并以此为基础重新分配劳动力资源,进而实现自我组织。虽然局部的行为并不一定总是正确的,但由于蚁群规模庞大,能够支持大量的局部试错,最终蚁群仍然会向最可能成功的方向进展。

个性与身份

蚂蚁的一生都与它所在的蚁群紧密绑定,每只蚂蚁身上都带着彰显蚁群身份的独有的气味。蚁群内有形态上的分工(蚁后、兵蚁或工蚁),也按年龄分工(年长蚂蚁觅食或在巢外工作,年幼蚂蚁在巢内工作),但除此之外,蚂蚁没有个体身份。两只蚂蚁相遇时,它们能辨别出对方属于哪个“工种”,但无法记住对方具体是哪个个体,这也意味着犯错的蚂蚁不会被长期记住。蚁群中还存在一部分“精英蚂蚁”,它们承担了大部分劳动,并会激励其他个体参与,但也不会得到额外奖励。

这种组织形式比人类组织要紧实得多。蚂蚁对蚁群极为忠诚,只关注整体的成功,无视个体间的社会联系。其结果是,蚂蚁虽然缺乏社交网络,但也因此避免了人类社会普遍存在的冲突与分歧,降低了协调成本。

没有领导者的扁平组织

蚁群中没有稳定的领导者或管理者。蚂蚁无法识别个体,同时每个个体能够获得的信息也很有限,因此无法建立起等级制度。有一些蚂蚁因为掌握了最有价值的信息,可能会暂时承担领导者的角色。例如,一只侦察工蚁发现了面包屑后,会留下信息素的痕迹,引导其他蚂蚁前进。但这种管理角色是临时的、不固定的,不会升级成为蚁群中的长期领导者。即使是“蚁后”,它的任务也只是产卵,其他什么都不做。蚂蚁的决策是自发形成的,根据环境的变化和同伴传递的信息,随时调整自己的行为,而不受某个固定的管理者或领导者的引导和控制。这种“去中心化”的组织模式,使蚂蚁可以快速地对眼前的问题做出反应,即便离开了某一个个体也可以继续工作。蚁群的分散性也使得它更难被敌人攻破。

直接与间接信息交流

既然蚁群没有领导者,也不存在自上而下的计划指令,那么它们是如何完成复杂的任务的呢?蚂蚁会通过肢体接触或释放信息素进行交流,从而影响周围蚂蚁的行为。两只蚂蚁相遇时,会停下来几秒钟,用触角敲击对方的头部,同时散发微妙的气味,传递自己的身份、活动和去过的地方等信息。一旦察觉到危险,有些蚂蚁就会用头和腹部撞击在朽木或树桩上凿出的洞,以提醒同伴们,这些振动可以被二十厘米外的蚂蚁感知到。

更多时候,蚂蚁的信息交流通过间接方式实现。蚁群中的工蚁数量可以达到数十万只,散布在蚁群领地的不同区域,因此必须以异步的方式进行活动。遇到食物后,工蚁会释放信息素来吸引更多的伙伴,而新来的工蚁在评估食物的质量后,又会释放更多的信息素。信息素越多,来的蚂蚁就多,如此循环往复,最终大量蚂蚁会涌入信息素浓度高的区域,促使整个蚁群向正确的方向移动。

自组织

在直接和间接信息交流机制的帮助下,蚂蚁可以在没有领导的情况下进行自我组织。在局部范围内,一只蚂蚁和它的近邻会不断影响彼此的行动。由于每只蚂蚁都与其他蚂蚁相连,局部的变化会像多米诺骨牌一样迅速传遍整个蚁群。即使相隔很远,蚂蚁也可以释放信息素来传递信息,帮助其他伙伴做决策,形成一种自下而上的组织模式。例如,在美国西南部的收获蚁中,工蚁会根据从环境中嗅到的气味来判断有多少同伴在执行不同的任务,并相应地调整自己的工作。如果觅食者短缺,就会有更多蚂蚁从筑巢转向觅食。虽然单只蚂蚁对蚁群劳动需求的评估会有差异,但当所有这些个体选择汇总在一起时,整个蚁群通常会做出明智的选择。因此,哪怕没有领导者和等级制度,蚁群也能够有效地重新分配劳动力,以应对不断变化的外部环境。

试错与创新

蚁群经常通过试错来实现创新。有时候,蚂蚁可能会用错误的方式搬运食物,或者在不合理的地方堆放建筑材料。对小规模的蚁群来说,这些失误可能是致命的,但如果蚁群足够大,有足够的冗余,这些错误反而会带来创新。在蚁群中,我们经常可以观察到相当数量的工蚁建立好蚁道(蚂蚁的取食线路)后,漫无目的地四处游荡。这些看起来毫无意义甚至代价高昂的动作,却经常是应对不确定性的必要代价:“走偏”的蚂蚁可能因此发现新的食物。从长期来看,这种探索行为反而保障了蚁群的食物安全。我们很容易想到,在人类社会中,很多创新也来自各种“错误”和意外。

分工与专业化

蚂蚁会根据自己的年龄和身体结构,扮演专业化的分工角色。成年蚂蚁一般先在出生地照顾巢穴中的幼虫,并随着年龄增长转向觅食、筑巢等工作。不过,蚂蚁的分工具有比较高的灵活性,例如年轻的看护蚁如果离开了蚁群,年长的觅食蚁可以转换角色,回去承担看护职责。当蚁群的规模逐渐扩大,组织复杂度和专业化程度都会提高,尤其是在基础设施方面。例如,南美的切叶蚁巢穴宽度可以达到十米以上,深入地下七米,迷宫般的走廊连接着数百个房间。其中有些房间用来种植真菌作为食物,有些房间则用来放置垃圾,甚至还有用于调节巢穴温度的“空调系统”。

协调劳动

大型蚁群中的蚂蚁以“串联-并联”的方式工作。例如,切叶蚁组成了一条条流水装配线来种植真菌,收集树叶、运输、碾碎榨浆、种植、除草等,每一步工作都有专门的蚂蚁负责。在这些串联-并联的工作中,蚂蚁不仅能快速完成大量重复性工作,而且当某只蚂蚁没有完成任务时,另一只蚂蚁就会接手。因此即使出现了问题,其他蚂蚁也会很快纠正它。

蚁群与人类社会的相洽之处

组织领域的一个基本问题是:组织为什么存在?蚁群可能为组织存在的根本原因提供启发性答案。人类社会中的组织,与蚁群有很多共通之处。例如,蚁群中的蚂蚁极度忠于组织,而人类社会中的许多企业也使用强化组织身份的方式,来增强成员之间的连接,例如统一的着装要求、设立集体目标、宣传组织文化等。另外,人类的试错和创新与蚁群也不乏相似之处。

蚂蚁的所有行动都遵循“简单规则”,从而在无等级组织中实现“集体智慧”。简单规则的传达和执行都不复杂,因此对于协调大型群体尤其有用。蚂蚁的智慧并不独有,人类组织也有类似蚂蚁的组织结构,例如维基百科。维基百科的规则很简单,个人的进入和退出都很自由,可以自由地编辑页面、贡献信息,编辑后会留下记录供他人参考。自发自愿的编辑工作可能会互相冲突,但最终呈现的效果并不差。与蚁群一样,这类组织也受益于规模和多样性,即越来越多的人加入后,组织往往会变得更专业,并能够完成非常复杂的任务。如何通过简单规则来激活“集体智慧”,可能是组织领域研究的下一个前沿课题。

蚁群的另一个特征是,共识主动性(stigmergy)在组织中发挥高效协调作用。所谓共识主动性,指的是在没有中枢控制的条件下,群体通过同频共振达到信息对称。虽然个体独立行动,但互相影响、互相修正,从而逐步完善群体的生态环境。蚂蚁的认知范围仅限于身边的“一亩三分地”,也没有严格的分工计划,但蚁群的组织模式为每一只蚂蚁提供了必要的信息,成为它们行动的依据,而且由于规模效应,即便局部出了差错也能够保证整体平稳运作。

共识主动性在人类社会中也广泛存在。自发、即兴的任务分配方式在互联网时代格外流行,例如明星的粉丝圈、自媒体的新闻报道都具有“共识主动性”的特征。开源社区和平台商业模式,例如像Linux、MySQL、Python等开源软件的演进和迭代,诠释了“共识主动性”的某些重要原则。这些项目最初或许有核心的设计者与发起人,但在软件迭代过程中,大量程序员以志愿者身份加入,广泛参与代码修改、代码审核、框架调整、角色任命乃至投票选举领导者等工作。与商业软件相比,这些开源软件最大的不同在于开发流程更加依赖社区支持。Github上大量的自由软件和应用实例也体现了类似特征。

但更接近这一机制全貌的案例,是为应对紧急情况而临时建立的组织。2019年,暴雨引发的洪水淹没了威尼斯。当地一些年轻居民自发组织起来,组建了“水上天使”(Water’s Angels)。最初只有少数几个人在社交媒体上发出呼吁,随后附近地区越来越多的人加入,几天内,有超过两千名“水上天使”参与救灾工作。志愿者们自发决定任务分工(例如,清理地板上的盐渍,或者晾晒档案馆的手稿),并根据具体情况变化不断调整任务(例如,有扫帚的人负责清扫积水,其他人则承担起打水和搬运桌椅的工作)。

在这样的自组织中,需求很明确,因此志愿者可以发挥主观能动性,自发决定前往最需要帮助的地方。组织的规模也会动态调整,在需求更大的地方会吸引更多志愿者,但当供大于求时,一些志愿者就会转向别的任务。

人类社会与蚁群的差异

在赞扬蚁群的精巧、高效和复杂的同时,我们同样无法忽视人类社会与蚁群的差异。在人类社会演进的过程中,语言和文字的出现把人类和其他动物真正区别开来,促进了人与人之间的交流、合作和集体行动,也催生出企业、学校、官僚机构来协调大规模组织。

人类社会和蚁群的一个根本区别在于,蚁群的分工仅涉及蚂蚁个体,并且个体之间没有冲突和协调的成本,而人类的分工不仅体现在个人之间,也体现在组织之间。人类技术和组织创新的多样性,导致组织形态及其具体配置变得极为复杂,协调成本随之增加。

更为关键的是,人类社会中存在大量中心化、有等级的组织。借用哈佛大学历史系教授尼尔·弗格森(Niall Ferguson)的比喻,人类社会中既有“广场”,即分散的网络结构,又有“高塔”,即集中的等级结构,这是人类的两种基本组织形式 ;它们相互竞争、此消彼长,共同塑造了人类社会的历史。

为何人类会有等级制度?这再次回到人类和蚂蚁的区别。蚂蚁是一种无自我的生物,它们无法识别个体,又极度忠实于所属的蚁群,每只蚂蚁的目标都与蚁群的目标完全一致,这避免了协调和合作问题。这是蚁群可以达到如此巨大的组织规模和复杂程度的重要先决条件。

人类不一样。人类承认自己(和他人)的个性,并有意识地利用和建构激励机制、地位差异和社会关系,这是理解人类组织和社会的关键。在人类社会中,达成合作的前提是解决一系列重要的冲突:(1)管理者和员工之间的目标不一致;(2)当层级增加时,目标冲突往往会加剧;(3)人们关心自己的身份、社会地位、权力和财富。这些因素在蚂蚁的世界里完全不存在。也正是因为人类社会存在这些冲突,信任、动机和共同目标就非常关键。等级制组织的出现就是为了能最大限度缓解冲突,提高协作效率。

在等级森严的人类组织里,个体之间为攀爬等级阶梯而展开的激烈竞争,有时会带来资源浪费。攀爬者的自身利益很容易与组织的目标和利益对立,从而产生反作用,甚至可能给整个组织带来巨大损失。这种昂贵的负担使等级制组织的价值日益受到质疑。在寻找替代品的过程中,企业家们做了很多实验。例如,美国Zappos公司实行的“合弄制”(Holacracy),即取消部门制度,按照工作职能成立一个个自治小组,实现动态分工。Spotify同样将公司业务分成若干小组,每一个小组实行自我组织和自我管理,称为敏捷模式。再如前面所提到的维基百科所采用的社区模式。

人类生活在合作与冲突的矛盾之中,带来了协作上的挑战。与蚂蚁相比,人类有多重社会身份,并不像蚂蚁那样完全只效忠于一个组织。人类与组织之间的关系更灵活,相应地也更不牢固。MI·新知

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用蚁群的智慧弥补等级制度的漏洞

低智能的蚂蚁依靠信息处理和交流系统,建立大规模、去中心、复杂的合作社会,成为地球上最成功的动物之一。这实际上可以在人类思想史上找到共鸣。

亚当·斯密(Adam Smith)早在18世纪就以超越时代的眼光指出,在一个可以自由生产和交换的市场中,人们会在一只“看不见的手”的指引下,实现劳动分工协作和资源优化配置。这个过程是自发的,不需要自上而下的规划安排。诺贝尔经济学奖得主哈耶克(Friedrich Hayek)则从信息的角度论证了“看不见的手”的优越性:人类社会中的信息是分散且瞬息万变的,无法由某个“集体大脑”单独拥有,而市场正是一种低成本地利用和处理分散信息的有效机制。

美国经济学家阿尔钦(Armen Alchian)则为“看不见的手”提供了演化基础:在一个充满不确定性的世界里,人们很难事先设计出最优化方案,相反,我们需要的关键词是试错、适应和模仿。

观察蚁群的运行机制,为我们理解斯密、哈耶克和阿尔钦的深邃思想,打开了一个细节丰富的窗口。蚁群里的每个个体所拥有的智能和信息都极为有限,但它们正是在没有“君长”、没有等级的情况下,建立起精巧的信息系统,完成复杂的建筑结构。蚂蚁们通过不断探索和试错,并在相互之间有效地传递所获得的新信息,形成正向反馈,从而保证将最多的同伴引导到最容易成功的方向。深入理解蚁群的运行方式,也促使我们重新认识人类社会中不断涌现的新组织形式的价值。例如,去中心化、自组织、依托社区和团队高频互动等特征,在商业和社会组织中有了更普遍的应用。

当然,这并不意味着否定人类自有的组织形式。人类确实有特殊之处,需要解决很多蚁群不存在的困难。此外,蚁群的“广场”与人类社会的“高塔”在很多情况下可以互补。集两者之长,我们既可以应对人类组织的特殊困难,也可以吸取蚁群在自组织协调、试错创新、敏捷应对危机等方面的优势。从这个角度讲,蚁群对人类组织演进的启示,并不是说等级制度不再有必要,而是让我们重新思考,在人类获取和验证信息的能力不断提升、克服“机会主义行为”的工具也越来越丰富的时代,我们应该如何把等级化和去中心这两类不同组织重新安放在更为合适的位置。

本文改写自全文:Ant Colonies: Building Complex Organizations with Minuscule Brains and No Leaders [J]. Journal of Organization Design, 2021, 10:55-74.

原标题:《人类能跟蚂蚁学到什么?》

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