《中国人工智能学会通讯》——8.2 自然界中的鸽群导航行为

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《中国人工智能学会通讯》——8.2 自然界中的鸽群导航行为

知与谁同 2017-09-04 14:55:00 浏览1071

8.2 自然界中的鸽群导航行为

鸽子是一种非常常见的鸟,世界各地广泛饲养,鸽是鸽形目鸠鸽科数百种鸟类的统称。鸽子具有很强的记忆力,甚至可以产生牢固的条件反射。鸽子和人类伴居已经有上千年的历史了,考古学家发现的第一幅鸽子图像,来自于公元前 3 000 年的美索不达米亚,也就是现在的伊拉克……古罗马人很早就已经知道鸽子具有归巢的本能。在体育竞赛过程中或结束时,通常放飞鸽子以示庆典和宣布胜利。古埃及的渔民,每次出海捕鱼多带有鸽子,以便传递求救信号和渔汛消息……在今天,人类仍然利用它进行隐蔽通讯,海上航行利用它与陆上联系,森林保护巡逻队有效地使用信鸽跟总部联系等。因其惊人的导航能力,奇妙的群体飞行机制,独特的眼睛布局,又因其易于饲养,方便观察,而成为很多学者的研究对象。

人类早在巴比伦时期就开始利用信鸽远距离传送信件。鸽子可以从数千英里的地方找到回家的路,这是一种离奇的能力,许多世纪以来,鸽子的这种本能一直引发人类研究这种能力的兴趣,但是这种鸟类是如何找到回家的路线,一直以来都是个未解的谜题。较为权威的解释包括敏锐嗅觉说和探测磁场说。如今在经过数十年的调查研究后,科学家证实了鸽子的上喙确实具有一种能够感应磁场的晶胞,正是这种器官为鸽子的飞行导航。对鸽子的这种研究是诺拉在新西兰的一项博士研究课题,有关这一研究的报告发表在 2004 年 11 月 25 日的国际著名期刊《自然》杂志上。最近,科学家在实验室里进行了一系列细致的行为试验后宣布,他们首次明确证明鸽子具有磁性感知能力,就像简易的磁性罗盘,这让鸽子也许还有其他鸟类和海龟一样,是利用地球磁场进行导航的。

鸽群在归巢过程中(如图 1 所示)会使用太阳、地球磁场和地标寻找路径,并在旅程的不同阶段使用不同的导航工具。Guilford et al [10] 借助数学模型预测鸽子会在旅程中的什么阶段切换导航工具,研究发现:当鸽子开始飞行时,会更多依赖于类似于指南针一样的导航工具;而在旅程的中间部分,会将导航工具切换至地标,同时重新评估自己的路线并进行必要的修正。Mora et al [11] 就鸽子的磁感机制进行了研究,认为磁石粒子的信号是通过鼻子经三叉神经反馈给大脑的。Whiten [12] 认为,太阳也是鸽子的一种导航工具,太阳的高度会对鸽子的导航能力造成影响。

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