文：阿米娜．汗（Amina Khan）
跟白蚁学建筑——这些昆虫教我们的建筑学（与其他事）（前略）
那天早上，在我们辛苦跋涉到附近的白蚁丘之前，我一边吃着加了水果和坚果的什锦燕麦牛奶，一边看着索尔和保罗把长长的一捆铝线剪成一小截一小截，丢进一个桶子里。
索尔嘴里叼着菸斗把铝线剪成小截，说道：「我想，在这世界上，生物学和工程学相会的地方就是这里了。」
我很快就发现，生物学和工程学之间的界线出现在很奇妙的地方──例如，两边使用的语言就截然不同。索尔提到其他几位研究者用3D列印来探究仿生材质的「物质性」（materiality）。
保罗插嘴道：「这是我们互动过程中的乐趣之一。你们用的这些字眼，像刚刚的『物质性』，听起来根本就像咒语。」
「我知道、我知道、可是你也一样！我也得学会你所有的用语。」索尔说。
和杭特与山姆一起检视过白蚁丘之后，就该看看那些铝到哪里去了。测试过白蚁丘之后，科学家和工程师迈步走回小屋前的院子，一位名叫史都华．萨默菲尔德（Stuart Summerfield）的技术人员正在那里把一个容器加热到摄氏数百度，好将那些金属线融化；他是其中一名生物学家的配合人员。史都华脚边有个古怪的圆圈埋在泥土里，里面有好几个呈波浪状的洞，很像墨迹测验的墨渍。原来是科家学之前锯下附近一个白蚁丘的顶部，乾燥了几天，把它上下颠倒埋进土里。
史都华用焊接面罩保护脸部，戴着厚手套把银色的液体倒进白蚁丘顶端最大的一个像墨迹似的洞，里头传来低沉的隆隆声，听起来闷闷的、溼溼的，这表示白蚁丘顶部可能不如预期的那么乾燥。他立刻后退了几步，但还是继续倒入液体，直到把熔化的铝完全倒光。
现在，爆炸的危机解除，透纳和其他科学家围上前来，看着滴到洞缘的铝在闪烁。还有许多孔洞，看来他们恐怕需要更多的铝。但即使他们设法把够多的铝加热到所需的摄氏六百六十度，也不确定能否让铝流入剩下的所有角落，因为第一批倒入的铝那时应该已经凝固在里面，挡住去路了。
正当这些研究人员讨论他们有什么选择时，保罗和莉莎．玛格内莉（Lisa Margonelli，写过一本以白蚁为主题的书）看向几公尺外蚂蚁丘和白蚁丘的互动。
这天早上索尔才说过：「有白蚁的地方就有蚂蚁。」不过这两种生物并不是朋友，差远了。蚂蚁群会打劫白蚁丘；而白蚁一有机会就会把巡逻的蚂蚁拖进白蚁丘的洞里，接下来，那只粗心的蚂蚁就像恐怖片里兄弟会的家伙一样，从此消失无蹤。这其实情有可原，毕竟这两种动物都是採集者，在相同的环境寻找几乎相同的资源。令人惊讶的是，这两种动物的外形和共同行为虽然相似，但其实不是近亲；现存和白蚁关係最近的昆虫其实是蟑螂。某方面来说，似乎更不可思议的是，白蚁和蚂蚁都具有某种群体智慧，所以对人工智能有兴趣的科学家才会研究这两个物种。不过蚂蚁和人工智能要留待其他章节再来探讨。
一只大概有我指甲一半长的草白蚁（harvester termite）拖着一根树枝，那树枝大概是牠身长的八到十倍，牠正设法把那东西挪进地面上一个小不隆咚的洞里。保罗和莉莎看得全神贯注。如果你试过把一张长沙发搬进位置糟糕的窄门，就能大概了解这只白蚁有多辛苦。
莉莎说道：「把树枝拆了、拆了啊。」那声音小得近似气音。
我们看得这么目不转睛，把透纳和索尔从铝那里给吸引了过来。
「看啊，牠在量长度。」索尔说。
保罗说：「牠在量的其实是质心（center of mass）。」
「你在开玩笑吧。」索尔说。
「这只白蚁疯了。」保罗说。「你瞧……看来你说得对，牠在切断树枝。」
比较生理学家贝利．品秀（Berry Pinshow）最爱当远征队里的扫兴鬼，他看了一眼，就立刻否定白蚁的辛苦工作。「如果牠打算把树枝拖进地洞……在那里切断树枝就太蠢了。」说完，他就走开了。
不过，想当然尔，那只白蚁把树枝翻了过来，然后将这战利品脱回洞里。
保罗开玩笑说道：「你猜怎么着？白蚁比贝利还聪明。」
保罗看着白蚁个体的行为，试图拆解牠们简单的行为规则。那天稍早，他们在剪断铝线的时候，我问过他研究的重点是什么。
「他们带上我，是因为我的论文题目是白蚁个体怎么聚在一起，也就是白蚁合力建造通道时用的演算法。」保罗说：「我现在做的是观察大白蚁属的个体，以及牠们群体依据的规则、建造这些白蚁丘的互动规则。我的任务是把这些资讯带回哈佛，告诉他们怎么打造可以遵从那些规则的机器人。」
听到这里，我有点迷糊了，问道：「你是生物学家、昆虫学家，昆虫学家什么时候开始觉得自己要处理一堆演算法了？」
保罗说：「最近什么都离不开演算法。」
索尔加了句：「全世界都在处理演算法。」
保罗急忙补充道，他口中的演算法用的是很粗略的概念。
保罗说：「我完全称不上是电脑程式设计师。不过我观察白蚁，而白蚁基本上是迷你电脑，所以牠们有运作程式。」
如果可以拆解那个程式中的行为，你就会知道编码──就能将编码写入电脑程式（甚至机器人）里，让它们盖出那些建筑体。如果可以明白个别白蚁如何运作、白蚁彼此互动时会发生什么事，就能了解整个白蚁丘。
索尔说：「我要找的是一种最根本的演算法。虽然可能不存在，但我们是人类，所以深受吸引。」
「那就是终极目标吗？」我忍不住开口问，因为我是记者，任何称得上终极目标的东西，记者都无法抗拒。但索尔对我的问题似乎有不同的理解。那时我觉得，这种演算法这可能是个关键，可以解决他们理解这些生物时遇到的许多问题。但工程师似乎接收到了不一样（或许更準确）的意义，他以为我是指追寻某种从来不曾真正找到的事物。
他顿了一下才说：「很可能是吧。」他哈哈笑着，转过身说道：「保罗，不是吗？不过我们太常上当，所以不再相信这种东西了。」
现在，铝逐渐冷却下来，大家也分散去做各自的工作，我则跟着保罗穿过院子，经过栅栏，来到大家下榻处的第二栋建筑，有一半研究人员的宿舍就在这里。
外面的院子里，保罗在一棵金合欢的树荫附近设置了一个实验。一个白蚁丘旁边竖立着两块压克力板，差不多是影印纸的大小。两个压克力板用长尾夹夹在一起，中间的夹层空间，似乎有一圈圈泥土缓缓向上长。保罗让巢穴里的一条通道通向这两块透明板子之间的扁平空间，因此白蚁几乎只有平面空间可以盖牠们的建筑。这样有两个好处：首先，这么一来保罗就能看到工作中的白蚁，很像蚂蚁养殖箱的情况；第二，这样白蚁只能沿着平面建造，因此能简化白蚁的行为──保罗便能设法拆解一些牠们纳入设计的建筑规则。
保罗是在晚上十一点左右设好压克力板的，所以白蚁想必是彻夜工作，因为早上时，白蚁已经建造出一个卡通造型、胖胖的脚掌形状，主体是大大、微尖的半球形，斜向一边，而半球形的顶端则长出一颗颗泡泡，活像肥肥的小小脚趾头。第二只趾头其实已经来到压克力夹层的顶部，大拇趾则在低二．五公分的位置。
索尔和保罗认为环境中有些值得注意的线索──例如溼度。保罗放置白蚁的泥土一边放了溼棉条，另一边放乾棉条──所以地面的一端乾燥，另一端溼软。白蚁似乎会在一个含水量刚好足够又不会太多的适居带开始建筑工作。所以白蚁的驱动参数之一或许是特定的溼度梯度。
风的紊流程度（wind turbulence）或许是另一个驱动参数。保罗指向「第二只脚趾」的泥土，这只脚趾的位置达到压克力夹层开敞的顶部，似乎把透明板的短边一分为二──而保罗怀疑那不是凑巧如此，是白蚁感应到风的模式之后做出的回应，藉以减低风的紊流。
他解释道：「白蚁或许光是建造这些飞耀似的柱状体，就打破了紊流的循环。柱状体的配置和紊流中的涡流有某种相关性。」
保罗想要量测这两块压克力板间的建筑结构是怎么建造出来的，好建立白蚁丘的成长曲线。白蚁丘的建筑过程分成几个阶段：一只白蚁决定好是时候该在某个地方动工了，于是牠放下嘴里含的泥土。一般认为，这只白蚁同时也会放下一些化学费洛蒙，告诉所有经过的白蚁：「嘿，把你的泥土放到这里！」这讯息号召更多的白蚁把自己嘴里的泥土放到同个区域，产生迅速增长的材料「泡泡」。当这个「鹰架」建立起来之后，白蚁似乎会填满起始的雏形，赋予建筑结构（但该名昆虫学家指出，这个过程从来不曾有人描绘过）。
不过这些泡泡是从何时、从哪里开始的，又会在何时结束？事实上，保罗的研究可能显示了白蚁并不需要化学信号──一只白蚁留下的土壤结构已经足以让下一只白蚁知道该怎么做。而这些线索正是研究者希望在这些实验中得知的事情之一。
「妳问我是怎么想出一个演算法的？」保罗说：「这过程是这样的：妳必须了解个体在做什么、在个体的层次怎么和彼此互动、怎么和环境互动──这样就能推导出其余的部分。这些以外的一切都是从这些初始步骤来的；如果可以预测白蚁在任何特定状况下，嘴里有土或需要土的时候会做什么，就能实际建立出整个架构。」
白蚁脑中的每个简单规则都会和其他规则彼此影响，产生我们在白蚁丘中看到的结构。这些规则经常彼此竞争，（科学家也很快指出）甚至有冲突的目标。由这些竞争因子所组成的系统，会逐渐产生出一种秩序。
保罗提出一个完美的例子：白蚁挖通道。说到这里，正适合拿白蚁和牠们的死对头蚂蚁做个对照。寻找白蚁丘的蚂蚁会用「随机漫步」（random walk）的方式来回寻找，搜索很大一片面积。找到目标之后，蚂蚁就会立刻往家里走，告诉其他蚂蚁该去哪里（省下牠们搜索的力气）。这是很有效率的觅食方式，不过白蚁的觅食方式截然不同。毕竟如果白蚁是用「随机漫步」的方式在土壤中挖动觅食，回头时就得走过整条弯弯曲曲的路径，那样很没效率。或者，白蚁可以直直挖洞回家，但这非常耗费能量。想要同时兼顾两种需求（有效率的搜索模式，以及迅速回家），就会产生分枝状网络的这种模式，就像我们在大白蚁属白蚁丘里看到的网络。
「想取得搜寻和运送之间的平衡，这其实是最佳的办法。」保罗说。
还有另一个例子。往通道里走去的白蚁会受到驱动而挖掘，牠们会挖起一点泥土，搬到别处；带了满嘴土回来的白蚁，则通常会找地方把那些土放下。假设一只白蚁挖起了满嘴的土，另一只反方向移动过来的白蚁在刚刚那只白蚁挖出的洞旁，抛下牠的那堆泥土；跟在这两只白蚁之后的同伴，分别挖得更深、或堆得更高──这种不对称情况的最终使得通道发展成了对角线的分支。分支的角度大约是五十五到六十五度──恰好是二叉状分支网络的理想角度。两只白蚁之间的竞争其实得到了最理想的结果。
科学家认为，这些动物可以接收数种不同的环境因素（土里的溼度、土壤种类、风的紊流），并且依照这些因素来进行建筑工作。许多方面而言，这和建筑学恰恰相反。
「一个建筑师在脑中解决了所有问题，然后做出成品。如果他确实做得很好，那没错，他没盖错东西，省下许多力气。」保罗说：「这些家伙恰恰相反。牠们没有先跑模拟，但牠们持续接触环境，所以建造过程中有许多从错误中学习的机会，完成时，牠们已经尽可能的做到最好了，因为过程中持续得到环境的回馈。」
这就是所谓「以个体为基础的系统」（agent-based system）。这系统的概念是，如果系统中的各个个体尽可能达成自己的自私目标，那么当那个个体和与之竞争的个体接触时，双方之间的竞争会产生最理想的解决办法。这系统适用于自然界各种不同的尺度，从我们身上的细胞，到物种之间的竞争。一只白蚁在挖土，另一只却在丢土，就是这种情况；蚂蚁和白蚁互相攻击也是这种情况。最后两者间会达到最佳状态（至少达到平衡）。
「这就像我们头脑要在种种不确定的状况下做出决定。」透纳告诉我。
不过这只是举例方便。自然界里，同时设法达成各自目标的个体远超过两个。一个成功系统会将不同功能分配给不同个体执行，各个体可以彼此整合、打造出一个条理清晰的解决办法。所以白蚁丘这样的系统才会称为「衍生系统」（emergent system），而鲁伯特．索尔想要做的，就是把这样的概念带到建筑和营建工程中。目前惯行的作法是，建筑师必须在脑中解决问题、达到各种不同的目标──厨房和餐厅的相对位置是怎样、该如何设计气流和管线、需要多少採光、需要多少材料等等──然后画到纸上，之后忘个精光。不过建筑师也是人，他们只能解决有限的变数。此外，这个计画早在动土之前就开始拟订了，但当时，人们对于如何在预定地点的独特环境中进行建筑工作，还没有全盘的了解。
如果你设计出来的演算法程式，可以指定不同的个体来负责某栋住宅或办公大楼各种不同的需求，你就能像大自然一样设计、建造建筑物。将该电脑程式植入一个或多个机器人中，它们便能在实际营造建筑时，在现场即时执行程式，把不断改变的环境因素纳入考量。最后得到的建筑物可能就像白蚁丘一样可以自己重新编程，而驱动营造工作的「个体」甚至会回应、适应不断改变的环境状况。
大部分人认为，未来的住家应该是纯白、乾净、无菌的，好像不再有灰尘和食物污渍。但索尔想像中的未来「活」建筑却是凌乱甚至是混乱，又极度有智能、有韧性而多功能──就像白蚁丘。不过目前这样的期待和现实之间、基础科学和实际应用之间还有极大的鸿沟。研究人员很清楚，如果他们要弥平那道鸿沟，就得继续发掘更多线索。
书籍介绍本文摘录自《仿生设计大未来：人类进步的下一个关键》，如果出版
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作者：阿米娜．汗（Amina Khan） 译者：周沛郁
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（×）人类这样盖房子： 单凭想像设计出不符合当地气候、风向、日照等条件，又浪费建筑材料的房子。 （○）白蚁这样盖房子： 每只白蚁都是设计师兼营建工人，能因应风、声音、湿度、土壤性质等当地特性，随时挖掉或强化某些蚁丘结构，用最少材料盖出最符合需求的房子。
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