很多和猫狗一起生活的人都曾产生过同样的疑问：它们究竟在想什么？当狗在门口犹豫不前，或猫盯着空气中似乎不存在的东西时，那种行为看起来像是有意为之，甚至带着某种思考意味。但因为没有共同语言，人类很难真正知道动物的内心世界到底发生着什么。
对于罗切斯特大学脑与认知科学系教授、认知生物学家多拉·比罗来说，这样的问题远不止于宠物的行为。她关注的是一个更宏大的问题：个体的思考是如何在群体中汇聚，最终形成协调而高效的集体行为。从鸽子成群飞回巢穴，到鱼群同步转向，再到灵长类动物复杂的社会协作，这些现象都在她的研究范围之内。
在人类社会中，当一群人需要做出集体决策时，最常见的方式是通过语言沟通。但动物没有语言系统，却依然能够实现高度协调的行动。比罗认为，这本身就是一个值得深入探索的谜题。通过研究具有思考能力的个体如何在群体中互动，并观察不同物种之间这些能力的差异，她试图回答一个更深层的问题：理解动物的思维方式，是否也能帮助我们更好地理解人类自己。
为了寻找答案，比罗长期在自然环境和实验室中观察各种动物。她的研究跨越多个物种和多个大陆，从非洲的黑猩猩和狒狒，到纽约罗切斯特附近的鱼群和信鸽。她实验室的重要研究方向之一，就是动物的集体行为——也就是动物群体如何协调行动，并最终呈现出复杂的群体模式。
有趣的是，这一研究领域最初的灵感并不来自生物学，而是来自物理学。研究者曾尝试用物理模型来解释动物群体的运动方式。在这种模型中，群体中的每一个个体就像一颗粒子，它们会与附近的“邻居”发生互动，并遵循一些简单规则。
这些规则其实并不复杂：靠近邻居，但不要过于靠近；同时让自己的移动方向与周围个体保持一致。当大量个体同时遵循这些简单规则时，复杂的群体行为便会自然产生。例如天空中大规模椋鸟群的同步飞行现象——一种被称为“mururation”的壮观场景。
研究发现，在这种飞行中，每只鸟都会根据最近邻居的位置调整自己的运动方向，这种局部互动会像波纹一样传播，最终使整个鸟群仿佛一个整体般流动。
比罗指出，在这种情况下，并不需要真正的“领导者”。群体中的个体甚至可能不知道谁在带领方向，因为根本不存在一个固定的指挥者。群体的结构和秩序，是通过个体之间简单而局部的互动逐渐形成的。
这一原理不仅适用于动物群体，在人类社会中也同样存在。例如城市街道上的行人流动，大多数人只会对身边的人做出反应，而不是对整个群体进行整体判断。但即便如此，大量行人仍然能够自然地形成稳定而有序的流动模式。
同样的机制还可以解释交通流动、体育场人群移动等现象。简单的局部互动逐渐放大，最终形成复杂而有序的群体行为，无论是在人类、鱼类还是鸟类中都能观察到类似模式。
不过，近年来研究者开始意识到，仅仅把动物视为完全相同的“粒子”可能过于简单。现实中的动物个体，就像人类一样，在经验、知识、动机和能力上都存在差异。
这些个体差异在群体行为中同样会发挥重要作用。比罗和她的团队开始关注这样的问题：当群体成员拥有不同经验和认知能力时，这些差异会如何影响集体决策？如果再加入社交意识、沟通能力等认知因素，群体最终做出的选择会不会更加高效？
在罗切斯特大学，比罗主要利用信鸽研究这些问题。信鸽是一种非常理想的研究对象，因为它们具有出色的导航能力，同时也倾向于群体飞行。
当信鸽单独飞行时，每只鸟都会逐渐形成自己独特的归巢路线。这些路线往往由地标、经验以及个人记忆共同塑造。但信鸽并不喜欢单独飞行，因为群体飞行能够提供更高的安全性。在群体中，它们必须协调彼此不同的路线偏好，最终选择一条共同的回家路径。
为了研究这一过程，比罗和团队在校园附近建造了鸽舍，并为鸽子安装了微型GPS追踪器。这些追踪器体积非常小，可以像脚环一样佩戴在鸽子腿上。研究人员会把鸽子带到罗切斯特周边不同地点放飞，然后开车返回校园。而等他们回到实验室时，鸽子往往已经先一步飞回了鸽舍。
在实验中，研究人员有时会单独放飞一只鸽子，有时则让不同组合的鸽子一起飞行，比如让经验丰富的鸽子和“新手鸽子”组成队伍，或者让年轻与年长的鸽子共同飞行。
GPS数据揭示了一些有趣的现象。群体决策往往是一种妥协，但并不总是平均分配。例如有时鸟群最终选择的路线，会更接近某一只鸽子的原有路径。
在这种情况下，研究人员就会把那只被其他鸽子跟随的个体视为“领导者”。但这种领导并不是自我宣称的，而是通过群体行为自然形成的——因为其他成员选择跟随它。
比罗指出，领导地位并不是固定不变的特质。某个个体可能因为更有经验、更有动力，或只是更坚持自己的方向而成为领导者。有时情况甚至相反：某个个体并没有特别想领导，但其他成员更愿意跟随它，于是它便自然成为队伍的前方。
站在队伍前面虽然能让个体更容易到达自己想去的地方，但同时也伴随着风险。在许多物种中，走在最前面的个体更容易遭遇捕食者。
尽管如此，从整体来看，群体通常比单个个体更容易做出正确决策。数学模型以及对人类和动物的研究都支持这一观点。群体成员越多，就越可能拥有更多独立信息来源，从而降低判断错误的概率。
比罗认为，群体实际上像一个分布式的感知系统。每个成员都在收集环境信息，并通过行为与其他成员共享。研究者把这种现象称为“多眼假说”。
在这种系统中，一个个体如果发现捕食者并开始逃跑，这种反应会迅速在群体中传播，从而使整个群体做出统一行动。
不过，集体行为并不总是有益的。有时候，简单规则也会带来灾难性后果。例如所谓的“蚂蚁磨坊”现象——蚂蚁排成队伍不停绕圈，最终走到筋疲力尽而死。原本用于追踪食物路径的行为规则，在特殊条件下反而导致致命循环。
类似的情况在人类社会中也会出现。在紧急疏散时，人们往往会本能地快速冲向出口，结果反而造成严重拥堵。如果人群能够稍微放慢速度，反而可能更快撤离。但这种做法往往违背直觉。
因此，对动物群体行为的研究也为建筑设计和安全管理提供了重要参考，例如紧急出口布局、人群疏散策略以及城市行人流动设计等。
然而，比罗的研究并不仅仅停留在群体运动层面。为了理解智能和行为的起源，她还尝试比较不同物种之间的认知能力。
通过比较灵长类动物、其他哺乳动物甚至鱼类，研究者可以逐渐重建认知能力的进化历史，并寻找其中的共同规律。某些集体智能机制可能在不同物种中独立出现，而这往往反映了进化过程中相似的环境压力。
当亲缘关系较近的物种拥有类似行为时，这通常意味着它们继承自共同祖先。但如果像鱼类和灵长类这样远亲的物种也发展出类似策略，那么这种现象很可能属于趋同进化，也就是不同物种在相似环境中独立形成相似解决方案。
从这个角度看，鱼群的协调运动不仅仅是一种自然奇观，它也是帮助科学家理解灵长类甚至人类行为的重要线索。
为了进一步探索认知机制在与人类关系最近的物种中的表现，比罗还参与了西非几内亚博苏森林的一项长期研究。这是全球持续时间最长的黑猩猩认知研究项目之一。
几十年来，研究人员通过视频记录持续观察当地黑猩猩群体，从中了解它们如何学习、衰老和适应环境。
在最近的研究中，比罗的团队注意到一只年长雌性黑猩猩出现明显的认知能力下降。这只黑猩猩过去在解决问题方面非常出色，但随着年龄增长，它开始变得困惑，解决问题的能力逐渐下降。这种变化与许多人类在老年阶段出现的认知衰退非常相似。
黑猩猩与人类的最后共同祖先大约生活在六百万到八百万年前。如果黑猩猩也会出现类似痴呆的症状，那么像阿尔茨海默病这样的疾病，可能在进化历史中出现得比人们原先认为的更早。这些发现或许会帮助科学家更好地理解人类老年疾病的起源。
此外，比罗还在莫桑比克戈龙戈萨国家公园研究狒狒的行为。这里的生态环境被认为与早期人类进化时期的环境非常相似，资源波动明显，同时捕食者压力较大。
由于内战的影响，这个国家公园曾长期缺少大型捕食者，例如豹子。随着近年来捕食者逐渐被重新引入，研究人员开始观察狒狒群体如何适应新的威胁。
一些科学家提出过一种假说：在人类进化早期，如果捕食者数量减少，人类可能会拥有更多时间进行探索、游戏以及创造活动，这或许促进了工具制造和技术的发展。
通过观察狒狒对捕食压力变化的反应，研究者或许可以找到这种假说的线索。
比罗认为，这些研究最终不仅是在理解动物，更是在帮助我们理解人类自身。
人们常常问她：动物是否像人类一样思考？她承认，这个问题可能永远没有完整答案。
“有些事情我们或许永远无法真正知道，”她说，“但几乎可以肯定的是，这些动物的内心世界比我们目前能够理解的更加复杂。”
对她而言，这种不确定性并不是忽视动物的理由。恰恰相反，理解动物的思维方式，可以帮助人类重新思考自己在自然世界中的位置。从城市环境设计到生态系统管理，人类与其他物种的关系都可能因此发生改变。
通过研究动物的认知能力，我们不仅能够理解它们为什么会拥有某些能力，也能反思人类自身为何在某些方面发展得更强，而在另一些方面却不如其他物种。
正是通过这样的比较，人类或许才能真正理解自己在生命世界中的位置。
封面图片：unsplash/Lutz Stallknecht