生物行为启迪的人工智能：33个小故事揭秘算法背后的自然密码

冀俊忠，北京工业大学人工智能研究院和计算机学院教授，博士生导师。从事人工智能、机器学习理论及应用研究，曾在挪威科技大学、美国纽约州立大学布法罗分校做高级访问学者。发表学术论文百余篇。

在全球人工智能快速发展的背景下，如何将AI学科思想融入基础教育成为国际关注的新焦点。我国近年来已将人工智能纳入中小学课程体系，但因其涉及多学科交叉、理论深奥，且学生知识储备不足，易造成学习困难，难以达到理想的教学目的。针对这一现状，开展符合青少年认知水平的算法溯源科普教育，或将成为激发学习兴趣、培养创新思维的有效途径。基于此，冀俊忠教授撰写了这部《智由行生：生物行为启迪的人工智能》——基于算法溯源的青少年跨学科科普读本，通过诠释生物行为启发的群智能算法机理，为中学生搭建理解复杂AI理论和算法原理的认知阶梯。

《智由行生：生物行为启迪的人工智能》

冀俊忠 编著

北京：科学出版社, 2025. 2

ISBN 978-7-03-081212-4

责任编辑：冯 涛 袁星星 杜可欣

本书系统、全面地对多种生物的群体行为、自然机理及其衍生的人工智能——群智能算法进行了阐述，是一本对人工智能算法进行溯源的科普书。全书内容分8篇，33章。每章内容相对独立，首先从童年往事、生活经历、民间小故事或社会趣闻入手，为读者引出一些有鲜明特征的生物；然后，介绍相应生物所具有的独特群体行为及其生物学机理；最后，通过对这些行为机理的计算机模拟，给出相应的群智能算法。本书结尾从群智能寻优的角度给人们创新和学习带来的启迪进行了一定的诠释。

鸟语花香、蚁走蜂舞，娓娓道来

蚂蚁如何精准觅食，

蜜蜂怎样成双结对？

野兔机警，狡兔三窟，

飞蛾献身，月光导航。

果蝇传代，由此导出一门学问，

鲸鱼仗义，救人奋不顾身

这是中国科学院院士陆汝钤先生在序言中对这本书内容的生动描述。陆院士评述说：“这种童话形式的科普著作，让单纯的童话作家去写是很难的，让单纯的科学家去写也是很难的。即使是既懂科学，又热爱童话的人，也不一定能把两者结合得这么好。寓学理于童心之中，正是本书的主要特色。”

蚂蚁算法：

穿越亿年的信息素协议

当电子蚁群在云端编织信息素网络，文明读懂了1.4亿年前的化学程序。

我曾在青砖缝里见证过最精密的活体导航系统——蚂蚁总能从众多路径中筛选出最短路线。每只工蚁都是行走的化学打印机，用信息素在路径上编写动态标记。长路上的气味标记随风飘散，短途上的密码因高频往返愈发浓烈，最终汇成一条最优解的黑色河流。

▲ 蚁群觅食示意图

这群1.4亿岁的算法宗师，连死亡都在编码着智慧。当同伴化作尸体，它们用气味光谱精准分拣，如同整理加密文件。科学家从中破译出两大神谕：蚁群算法破解了全球物流的“旅行商谜题”，聚类算法让AI在基因图谱中解码生命暗语。

如今，每当我看见快递无人机划出最优航线，或医疗AI重组癌症基因序列时，总想起青砖上那些用触角写代码的小程序员——

真正的未来科技，往往蛰伏在尘埃里的古老智慧中。

狼群算法：

月光下的协作密码

当数字狼群在服务器里嚎叫，人类终于破译了500万年的生存代码。

夏夜狼嚎曾是人类祖先的噩梦，如今却成了解锁群体智能的密钥。自然界的狼群用三重智慧书写生存法则：

• 角色分工——头狼指挥全局，探狼化作活体雷达，猛狼组成绞杀矩阵；

• 信息共振——不同频率嚎叫构成加密通讯网，实时同步围猎坐标；

• 优胜劣汰——老弱成员主动让出狩猎位，确保族群永远保持战斗队形。

科学家将这套算法移植到数字世界：

• 每匹虚拟狼携带求解基因，通过嚎叫共建最优解决方案；

• 头狼引领目标方向，探狼开拓新战区；

• 猛狼群实施自组织攻击，淘汰机制自动更新种群。

从抗疫物资的智能调度到无人机蜂群战术，这些流淌着狼族血液的算法，正用科技重现草原上的月光围猎。当我们凝视服务器集群闪烁的绿灯时，仿佛能够看见电子荒原上奔腾的钢铁狼群——

最先进的协作智慧，往往潜藏在最原始生物的生存本能之中。

除了蚂蚁、狼群算法，科学家们还从哪些生物群体智慧中提炼出“群智能算法”？《智由行生：生物行为启迪的人工智能》这本书即将给出答案。

全书分为8篇，以‌“童年趣事→生物现象→行为机理→算法模型→创新思维”‌为脉络层层递进：从儿时观察蚂蚁搬家的好奇，到解析生物行为背后的数学逻辑，再到用智能算法解决现实难题，每一步都在唤醒孩子心中的科学家潜质。

本书采用故事形式‌，将深奥的AI算法原理融入“熠熠发光的萤火虫”“展翅高飞的海鸥”“善用超声波的蝙蝠”‌等33个趣味故事中，通过【行为观察-问题抽象-算法诞生】的三阶推演，让青少年在轻松的故事阅读中解锁AI奥秘。生物行为与人工智能有何关联？翻开这本书，答案就在其中，快来开启你的AI探索之旅吧！

本书可作为——

人工智能基础教育启蒙教材

人工智能通识教育科普读物

群智能优化算法的入门教程

（本文编辑：刘四旦）

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