10.4 动物解题高手

人类是优秀的TSP解题者，那么动物的水平如何呢？Emil Menzel在1973年的研究里提出了这一问题，他的研究对象是一群黑猩猩。¹Menzel设计了一个精巧的方案，诱导被试黑猩猩走出一条高效的路线——毕竟没法再用8欧元或者贴纸充当奖励了。试验开始时，6只黑猩猩关在场地边缘的一个笼子里。驯兽员将选定的黑猩猩带出笼子，领着它在场地上到处走动，与此同时，一名助手在随机地点藏下18份水果。然后，黑猩猩回到笼子里。经过两分钟的等待后，六只黑猩猩同时被放出。之前选定的黑猩猩会利用它对食物藏放位置的记忆，在同伴盲目搜寻找到好吃的水果之前，尽快将它们收为己有。

^{1. Menzel, E. W. 1973. Science 182, 943–945.}

该研究中一只黑猩猩Bido采取的路线如图10-7所示。Bido在场地边界标为“起点”处出发，最后到达标为“终点”处，图中几处箭头标识了实际的前进方向。它没拿到4份水果，但是在整体上，它借助对食物位置的记忆找出了相当好的路线。

图10-7　黑猩猩Bido找到的路线

动物求解TSP的其他研究用到的实验动物包括绿猴、狨猴和大鼠。已发表的实验均用到了实地TSP题目，要求动物从分散的地点收集食物。新罕布什尔大学的Brett Gibson则独辟蹊径，主持了一项鸽子实验。²实验鸽子经过训练，学会通过啄触控面板上显示的位置来确定一条哈密顿回路，如图10-8所示。等到显示出的所有城市都访问过后，鸽子就会得到两粒鸟食。结果，鸽子选择的路线比随机路线短得多，但一般比不上最近邻路线。第二次研究中，为了鼓励鸽子找到更短的路线，规则改为只在路线质量足够高时才能得到鸟食。鸽子不想失去零食，于是提高了解题水平，找出了测试集中小规模TSP题目的好解法。

^{2. Gibson, B. M., et al. 2007. J. Exp. Psychol. Anim. B. 33, 244–261.}

图10-8　鸽子求解TSP，Brett Gibson供图

在上述研究中，由于问题规则简洁，研究人员能够设计不寻常的实验，而TSP解题任务也提供了测试不同动物实验对象的空间认知能力的好方法。