与大脑一样，蚁群在没有中央控制的情况下运作。两者都是由彼此互动的个体组成的群体，这些个体是神经元或蚂蚁，通过简单的化学相互作用，整体上产生各自的行为。人们用大脑来记忆。蚁群也能做到吗？这个问题引出了另一个问题：什么是记忆？
对人来说，记忆是回想过去发生之事的能力。我们也要求计算机重现过去的动作——将计算机视为大脑、大脑视为计算机的观念交织在一起，使我们把“记忆”理解为类似硬盘中存储的信息。我们知道，记忆依赖于一组相互连接的神经元彼此刺激程度的变化；记忆会在睡眠期间以某种方式得到巩固；近期记忆和长期记忆涉及不同的神经元连接回路。但关于这些神经活动如何汇集在一起、是否存在我们用来谈论过去事件的存储表征，以及我们如何持续完成读书或骑自行车等先前学会的任务，我们仍有很多不明之处。
任何生物都能表现出最简单形式的记忆，即因过去事件而发生的变化。看看一棵失去枝条的树。它通过伤口周围的生长“记住”了这件事，在树皮纹理和树形中留下痕迹。你也许能描述上一次患流感的情形，也可能不能。无论如何，从某种意义上说，你的身体会“记住”，因为你体内的一些细胞如今有了不同的抗体，也就是能与那种特定病毒相匹配的分子受体。
过去的事件会改变单只蚂蚁和蚁群的行为。给单只木匠蚁提供糖果后，它们能记住糖果的位置几分钟；它们很可能会回到食物原先所在的地方。另一种蚂蚁——撒哈拉沙漠蚁——会在荒芜的沙漠中蜿蜒行进，寻找食物。看来，这种蚂蚁能够记住自上次在巢穴以来走了多远，或走了多少步。
红木蚁蚁群年复一年地记得通往同一批树木的路径系统，尽管没有哪只蚂蚁能独自做到这一点。在欧洲的森林里，它们在高大的树木上觅食，吃蚜虫的排泄物，而蚜虫又以树木为食。它们的巢穴是巨大的松针堆，几十年来一直位于同一地点，由多代蚁群居住。每只蚂蚁往往日复一日沿着同一条路径前往同一棵树。在漫长的冬季，蚂蚁们在雪下挤作一团。芬兰蚁学家赖纳·罗森格伦发现，春天蚂蚁出巢时，一只年长的蚂蚁会带着一只年轻蚂蚁，沿着年长蚂蚁惯常走的路径外出。年长的蚂蚁死后，年轻的蚂蚁便将这条路径作为自己的路径，于是蚁群得以记住或重现上一年的路径。
在一群收获蚁蚁群中觅食，需要单只蚂蚁具备一定的记忆能力。蚂蚁会寻找散落的种子，不使用信息素信号；如果一只蚂蚁找到一粒种子，就没有必要召集其他蚂蚁，因为附近很可能没有其他种子。觅食蚁沿着一条路径行进，这条路径最远可延伸至离巢穴20米处。每只蚂蚁都会离开路径，独自去寻找食物。它会一直寻找，直到找到一粒种子，然后回到路径上，也许以阳光的角度为指引，跟随外出觅食蚁的行列返回巢穴。回到巢穴后，觅食蚁放下种子；它遇到其他带着食物返回的觅食蚁的频率，会促使它离开巢穴。下一次出行时，它会在大约同一地点离开路径，再次寻找食物。
每天早晨，蚁群觅食区域的形状都会变化，像变形虫一样扩张和收缩。没有哪只蚂蚁能记住蚁群在这一模式中的当前位置。每只觅食蚁第一次出行时，往往会走到其他朝同一方向行进的蚂蚁前面。结果就像一道随着白昼推进而延伸得越来越远的波浪。波浪逐渐退去，因为那些短途前往巢穴附近地点的蚂蚁似乎最后才放弃。
蚁群的行为日复一日地变化，一天发生的事会影响第二天。我进行了一系列扰动实验。我放置了工蚁必须搬走的牙签，或堵住路径迫使觅食蚁更加费力，或制造一场由巡逻蚁试图驱散的骚乱。每项实验都只直接影响一组工蚁，但其他工蚁群体的活动也发生了变化，因为负责某项工作的工蚁会根据自己与其他任务工蚁短暂相遇的频率，决定是否活动。实验重复几天后，即使扰动停止，蚁群仍继续表现出受扰动时的行为。蚂蚁改变了任务和巢内位置，因此相遇模式需要一段时间才能恢复到未受扰动的状态。没有哪只蚂蚁记住了什么，但从某种意义上说，蚁群记住了。
蚁群的寿命为20至30年，与产下所有蚂蚁的那只蚁后寿命相同；但单只蚂蚁最多只能活一年。面对扰动，年长、规模较大的蚁群比年轻蚁群表现得更稳定。它们也更能维持稳态：扰动幅度越大，年长蚁群就越可能专注于觅食，而不是应对我制造的麻烦；而情况越糟，年轻蚁群的反应就越强烈。简言之，年长、规模较大的蚁群逐渐表现得比年轻、小型蚁群更明智，尽管年长蚁群并没有更年长、更聪明的蚂蚁。
蚂蚁会根据与其他蚂蚁相遇、闻到其他蚂蚁气味，或感知其他蚂蚁留下的化学物质的频率来决定下一步做什么。神经元则根据受到其他神经元刺激的频率来决定是否发放信号。在这两种情况下，记忆都源于蚂蚁或神经元彼此连接和刺激方式的变化。蚁群行为之所以会成熟，很可能是因为蚁群规模改变了蚂蚁之间的互动频率。在一个年长、规模较大的蚁群中，每只蚂蚁能遇到的其他蚂蚁，比在年轻、较小的蚁群中更多，结果便是形成更稳定的动态。也许蚁群之所以能记住过去的扰动，是因为扰动改变了蚂蚁的位置，形成新的互动模式；这些模式甚至可能在蚁群不活动的夜间巩固新的行为，就像我们自己的记忆会在睡眠中得到巩固。过去事件造成的蚁群行为变化，并非蚂蚁记忆的简单总和；同样，我们记得什么、说什么或做什么，也不是神经元逐个发生变化的简单结果。相反，你的记忆就像蚁群的记忆：没有哪个特定神经元记得任何事情，但你的大脑记得。
