Коллективное движение животных в группе является увлекательной темой исследований для многих ученых. Понимание этого коллективного поведения может иногда вдохновлять на разработку стратегий содействия позитивным социальным изменениям, а также технологий, которые подражают природе, сообщает «phys.org».
Многие исследования описывают поведение стаи как самоорганизованный процесс, когда животные в группе постоянно адаптируют свое направление и скорость, чтобы в конечном итоге достичь «коллективного» движения.
Эта перспектива, однако, не учитывает иерархическую структуру, демонстрируемую многими группами животных, и возможные преимущества наличия «лидера», направляющего путь.
Ученые недавно использовали теорию физики для изучения коллективного поведения небольших стад овец. Их результаты показывают, что, чередуя роль лидера и последователя, стая в конечном итоге достигает некоторой формы «коллективного разума».
Основная цель недавней работы Перуани и его коллег состояла в том, чтобы исследовать коллективное движение животной системы таким образом, чтобы явно учитывать временной аспект наблюдаемого самоорганизованного процесса, в частности, что фазы коллективного движения имеют начало и конец. Кроме того, команда хотела принять альтернативную и целостную перспективу, которая рассматривает движение группы животных как совокупность «коллективных фаз».
«С этой точки зрения вопросы о механизмах обмена информацией и принятия решений на основе консенсуса приобретают новое измерение», — пояснил Перуани.
В своем эксперименте Перуани и его коллеги внимательно изучили спонтанное поведение небольших групп овец в течение различных временных интервалов. Они проанализировали траектории отдельных членов стаи и рассчитали общий пространственный порядок и ориентацию животных, а также оценили корреляции между скоростью, с которой двигались отдельные животные.
Интересно, что Перуани и его коллеги обнаружили, что сеть взаимодействия, представляющая поведение наблюдаемых ими стад, была очень иерархической. Кроме того, они показали, что единственная информация, распространяемая через эту сеть, связана с положением овец в группе.
Используя свои выводы, исследователи построили модель коллективного движения животных, которая фокусируется на двух ключевых когнитивных процессах. Эти процессы представляют собой выбор лидера, который будет руководить стаей в течение определенного периода времени, и механизм, лежащий в основе навигации стада.
«Важно отметить, что каждая фаза коллективного движения обладает временным лидером, — объяснил Перуани. — Мы исследовали математические свойства полученной модели, чтобы определить преимущества обнародованной коллективной стратегии.
Ученые считают, что основной вклад заключается в следующем: животные, используя иерархическую сеть взаимодействия, чтобы двигаться вместе на некоторое время, дают полный контроль над группой временному лидеру, но также происходит быстрая смена временных лидеров.
«Если временный лидер обладает знаниями, относящимися к группе (например, выход из лабиринта или местоположение источника пищи), то временный лидер сможет эффективно руководить группой, — сказал Перуани. — Таким образом, все члены группы используют эти знания. Стоит отметить, что это работает только в том случае, если все животные следуют за временным лидером без вопросов».
Результаты, собранные Перуани и его коллегами, проливают новый свет на динамику, лежащую в основе коллективного движения небольших овечьих стад. Однако, чтобы исследовать степень, в которой эти результаты могут быть обобщены, необходимо будет провести дальнейшие эксперименты с большими стадами и различными животными.