Чи є алгоритм стадної поведінки у риб, птахів, бджіл, людини?

Біологи давно задаються питанням, чи існує для такого цілеспрямованого масового руху якась складна комунікація, підтримувана між поінформованими і неінформірованнимі членами групи, і які механізми прийняття колективного рішення.

А Кузин і його співробітники створили досить просту комп`ютерну модель і показали на ній, що керувати всією групою в таких випадках може простий набір поведінкових правил. Буквально, два-три.

"У нашій моделі немає ніякої явної передачі сигналів, - розповів Кузин. - Ніхто не каже, "агов, я знаю, дещо, дотримуйтесь за мною".

У доктора є підстави вважати, що єдина умова для злагоджених колективних дій - це баланс між потребою одних залишитися в групі і особистому бажанні інших (їх умовно можна назвати лідерами) рухатися в обраному на свій страх і ризик напрямку, керуючись якесь знання.

Темрява риб здатна на злагоджені синхронні рухи ... (фото з сайту princeton.edu).

При цьому ніяких помітних відмінностей у "ватажків" груп (як правило, їх кілька) не існує - ні генетика, ні розміри не можуть пояснити їх лідерство. Адже у їхніх послідовників немає ніякого способу дізнатися, хто їх, власне, веде - частіше за все вони можуть бачити тільки найближчих сусідів.

"Це дослідження демонструє влада маленького хлопця, - вважає Деніел Рубенштейн (Daniel Rubenstein) з Прінстона. - Ви не маєте потребу в загальновизнаних лідерах або в складній передачі сигналів". під "маленьким хлопцем" він, очевидно, має на увазі можливість будь-якого, навіть самого непримітного члена команди повести всіх за собою.

При своєму комп`ютерному моделюванні група Кузина запрограмувала віртуальних тварин. По-перше, їх наділили інстинктом, який змушує їх триматися близько інших - важлива річ в реальному світі (наприклад, оселедець помре від стресу, якщо буде ізольована від родичів).

По-друге, члени групи були повинні всіма силами намагатися уникати зіткнень один з одним. Тобто, рухатися разом з усіма, але на безпечній відстані.

Після цього дослідники забезпечили деяких членів групи знанням про потрібному напрямку, наприклад, до джерела їжі, а також "силою переконання", Що залежить від їхнього бажання туди вести всю групу. інші "наївні" тварини залишилися без ідей на цей рахунок.

...На той же здатна і тьма птахів (фото з сайту princeton.edu).

Потім вчені стали дивитися, як швидко група досягне тієї чи іншої мети.

Моделювання показало, що навіть коли безідейні і поінформовані істоти не могли визнати статус один одного, "наївні" тварини спонтанно підкорялися рішенням "експерта", Оскільки керувалися прагненням залишитися в групі.

Спочатку чим більше членів групи знало, куди потрібно рухатися, тим вище була точність. Але в певній точці додавання інформованих індивідуумів давало зворотний результат.

Так, група з 10 особин добиралася до пункту призначення з однаковою швидкістю незалежно від того, було в ній п`ять "лідерів" або шість.

З`ясувалося, що якщо десяток істот потребує того, щоб поінформованими були 50% групи, то дві сотні можуть задовольнятися 5% (приблизно така пропорція існує у бджіл).

Ця зграя риб змодельована групою Кузина на комп`ютері (зображення з сайту princeton.edu).

Вчені вважають, що в природі кількість "лідерів" зведено до мінімуму - їх настільки мало, наскільки це можливо.

У той же час, дослідники помітили, що в природі діють своєрідні демократичні принципи.

Ілюструє це такий приклад. якщо п`ятеро "експертів" наполягають на тому, що їжа знаходиться на сході, а четверо інших впевнені, що на півночі - то група буде довіряти думку більшості.

"У реальному світі живуть індивідууми, що володіють різною інформацією, потребами і уподобаннями, - пояснює Кузин. - Ми показуємо, що група використовують дуже прості правила, вибирає більшість - це схоже на демократичне рішення".

Щоб перевірити, чи правильні припущення, зроблені на основі моделей, і застосовуються ці прості правила фактично в світі тварин, група Кузина початку експерименти, навчаючи певних риб пов`язувати одне з напрямків з нагородою. Цих інформованих особин змішують зі звичайною рибою, щоб дізнатися, чи піде за ними група.

Доктор Іейн Кузін (фото з сайту princeton.edu).

Крім того, вчені планують вивчити рух натовпу людей. Кузин думає, що в ній може діяти подібний механізм, що пояснює, як ми йдемо по жвавій вулиці.

"Ми робимо це більш-менш на автопілоті", - Говорить дослідник, додаючи, що, можливо, ми підсвідомо також покоряємося двох простих командам: дістатися на роботу вчасно і не наступати перехожим на ноги.

З іншого боку, люди, на відміну від тварин, можуть поговорити один з одним, тому у випадку з натовпами розібратися буде куди складніше. Однак це допомогло б з`ясувати, як люди поводяться, наприклад, під час евакуації, дізнатися, як їм допомогти.

Група Кузина сподівається, що робота в даному напрямку може допомогти, серед іншого, знайти прості та ефективні шляхи програмування команди роботів. Кузин вже працював з дослідниками з Прінстона, які створюють підводних роботів, здатних діяти автономно.

Теоретично, одні машини, які знають місце розташування визначеної мети, можуть вести до неї інших роботів без участі людини, підкоряючись досить простим алгоритмам. Такі колективи були б ефективні для виконання завдань в космосі і інших небезпечних навколишніх середовищах.