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从官僚主义到平等主义:鸽子群集运动的复杂策略 精选

已有 21720 次阅读 2014-8-4 07:50 |个人分类:生活点滴|系统分类:论文交流

 

从慌乱的人群,到椋鸟、海洋鱼类,再到蝗虫乃至细菌,不同尺度的生命体都被观察到出现群集运动的现象[1]。20年前,TamasVicsek等人就提出了著名的Vicsek模型[2],认为个体下一时刻运动由周围的邻居影响(例如选择周围邻居的平均方向),这种简单规则可以再现复杂的群集运动模式。20年来,这篇文章被引用了2900多次,其间有很多变体和分析被提出,但是这种思想深入人心。

 

几年前,Vicsek小组自己的一篇实验论文对自己的模型提出了质疑!他们通过对十几只鸽子的精密飞行轨迹(通过在鸽子脚上捆绑GPS设备)进行跟踪,发现鸽子在飞行的时候存在一种“领导-被领导”的层次网络结构——这种有点中国官僚特色的鲜明的层次性结构,可能是高效形成集群的原因。

 

我们和Vicsek小组一起,对他们的数据进行了进一步地分析[4]。我们发现,鸽子在飞行中实际上混合了“听领导的”和“听周围朋友的”这两种策略。就运行方向而言,当飞行轨迹平滑的时候,鸽子尽力与周围邻居的平均方向保持一致;而当出现突然的急转弯变向的时候,鸽子迅速和领导保持一致。在决定飞行速度的时候,周围邻居对鸽子的影响一直都比领导大。

 

当然,关于这个问题的讨论还远远没有结束。最近Attanasi等人针对上千只椋鸟做了让人不可思议的大规模试验,发现层次结构还是很重要的,特别是在信息快速传播方面[5]。当然,从个体角度讲,Attanasi实验的数据就比较粗糙了。

 

不知道咱们厚黑的中国人,能够从这些研究中学到些什么。我认为领导什么的都是浮云,科研工作还是踏实实干有价值——有价值、有趣味的研究成果比人才计划、科技奖励、职称职务都要重要。送大家张养浩的一句话“无官何患?无钱何惮?休教无德人轻慢!

 

[1] Vicsek, T., & Zafeiris, A. (2012).Collective motion. Physics Reports, 517(3), 71-140.

[2] Vicsek, T., Czirók, A., Ben-Jacob, E., Cohen,I., & Shochet, O. (1995). Novel type of phase transition in a system ofself-driven particles. Physical Review Letters, 75(6), 1226.

[3] Nagy, M., ákos, Z., Biro, D., & Vicsek,T. (2010). Hierarchical group dynamics in pigeon flocks. Nature, 464(7290),890-893.

[4] Zhang, H. T., Chen, Z., Vicsek, T., Feng, G.,Sun, L., Su, R., & Zhou, T. (2014). Route-dependent switch betweenhierarchical and egalitarian strategies in pigeon flocks. Scientific Reports, 4, 5805.

[5] Attanasi, A., Cavagna, A., Del Castello,L., Giardina, I., Grigera, T. S., Jelić, A., ... & Viale, M. (2014).Information transfer and behavioural inertia in starling flocks. Nature Physics (online).

 

论文链接(可免费直接下载):

http://www.nature.com/srep/2014/140724/srep05805/full/srep05805.html




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