Роевое поведение

Роевое поведение или роение - это коллективное поведение, проявляемое сущностями, особенно животными, сходного размера, которые собираются вместе, возможно, копошатся в одном месте или, возможно, перемещаются в массовом порядке или мигрируют в каком-то направлении. Это в высшей степени междисциплинарная тема. [1] Термин « роение» применяется, в частности, к насекомым, но также может применяться к любому другому объекту или животному, проявляющему поведение роя. Термин флокирование или murmuration может относиться конкретно к поведению роя у птиц, пасение для обозначения поведения роя в тетраподе , и«стайлинг» или « стайка» для обозначения поведения стаи рыб. Фитопланктон также собирается в огромные стаи, называемые цветками , хотя эти организмы являются водорослями и не являются самоходными, как животные. Вшироком, термин «рой» применяется также к неодушевленным лицамкоторые демонстрируют параллельныеповедения, как в робота роя , с роя землетрясений или рой звезд.

Стая конюков ведет себя как рой

С более абстрактной точки зрения поведение роя - это коллективное движение большого количества самоходных сущностей . [2] С точки зрения разработчика математических моделей, это эмерджентное поведение, возникающее из простых правил, которым следуют люди, и не требует какой-либо центральной координации. Поведение роя также изучается физиками активной материи как явление, которое не находится в термодинамическом равновесии , и как таковое требует разработки инструментов, выходящих за рамки тех, которые доступны из статистической физики систем в термодинамическом равновесии. В этом отношении роение сравнивают с математикой сверхтекучих жидкостей , особенно в контексте ропота . [3]

Поведение роя было впервые смоделировано на компьютере в 1986 году с помощью программы моделирования boids . [4] Эта программа имитирует простых агентов (боидов), которым разрешено перемещаться в соответствии с набором основных правил. Изначально модель была разработана для имитации стайного поведения птиц, но ее также можно применить к стайным рыбам и другим стайным существам.

В последние десятилетия ученые обратились к моделированию поведения роя, чтобы лучше понять это поведение.

Математические модели

В модели метрического расстояния косяка рыб (слева) фокусная рыба (желтая) обращает внимание на всех рыб в пределах небольшой зоны отталкивания (красный), зоны совмещения (светло-красный) и большей зоны притяжения (самой светлой). красный). В модели топологического расстояния (справа) фокусная рыба обращает внимание только на шесть или семь ближайших рыб (зеленые), независимо от их расстояния.
Внешние изображения
image icon Моделирование Boids
image icon iFloys моделирование
image icon Моделирование Эфлоев

В ранних исследованиях поведения роя использовались математические модели для моделирования и понимания поведения. Простейшие математические модели стаи животных обычно представляют отдельных животных в соответствии с тремя правилами:

  • Двигайтесь в том же направлении, что и их соседи
  • Оставайтесь рядом со своими соседями
  • Избегайте столкновений с соседями

Boids компьютерная программа, созданная Craig Reynolds в 1986 году, моделирует поведение роя следуя вышеуказанным правилам. [4] Многие последующие и текущие модели используют вариации этих правил, часто применяя их посредством концентрических «зон» вокруг каждого животного. В «зоне отталкивания», очень близко к животному, фокусное животное будет стремиться дистанцироваться от своих соседей, чтобы избежать столкновения. Чуть дальше, в «зоне выравнивания», фокусное животное будет стремиться выровнять направление своего движения со своими соседями. В самой внешней «зоне притяжения», которая простирается от фокусного животного настолько далеко, насколько оно может ощущать, фокусное животное будет стремиться двигаться к соседу.

На форму этих зон обязательно будут влиять сенсорные возможности данного животного. Например, поле зрения птицы не распространяется за ее тело. Рыбы полагаются как на зрение, так и на гидродинамические ощущения, передаваемые через их боковые линии , в то время как антарктический криль полагается как на зрение, так и на гидродинамические сигналы, передаваемые через антенны .

Однако недавние исследования стай скворцов показали, что каждая птица меняет свое положение относительно шести или семи животных, непосредственно окружающих ее, независимо от того, насколько близко или насколько далеко эти животные находятся. [5] Таким образом, взаимодействия между стайными скворцами основаны на топологическом , а не на метрическом правиле. Еще неизвестно, применимо ли это к другим животным. Другое недавнее исследование, основанное на анализе видеозаписей с высокоскоростной камерой стад над Римом и при допущении минимальных правил поведения, убедительно смоделировало ряд аспектов поведения стада. [6] [7] [8] [9]

Эволюционные модели

Чтобы понять, почему животные развивают стайное поведение, ученые обратились к эволюционным моделям, имитирующим популяции развивающихся животных. Обычно в этих исследованиях используется генетический алгоритм для моделирования эволюции многих поколений. Эти исследования исследовали ряд гипотез, пытающихся объяснить, почему животные развивают поведение роения, таких как эгоистичная теория стада [10] [11] [12] [13] эффект замешательства хищника, [14] [15] эффект разбавления, [16] [17] и теория многих глаз. [18]

Агенты

  • Мах, Роберт; Швейцер, Франк (2003). «Мультиагентная модель биологического роения». Успехи в искусственной жизни . Конспект лекций по информатике . 2801 . С. 810–820. CiteSeerX  10.1.1.87.8022 . DOI : 10.1007 / 978-3-540-39432-7_87 . ISBN 978-3-540-20057-4.

Самоорганизация

Стаи птиц - пример самоорганизации в биологии.

Возникновение

Концепция эмерджентности - что свойства и функции, обнаруженные на иерархическом уровне, отсутствуют и не имеют отношения к более низким уровням - часто является основным принципом, лежащим в основе самоорганизующихся систем . [19] Пример самоорганизации в биологии, ведущей к появлению в естественном мире, происходит в колониях муравьев. Королева не отдает прямых приказов и не говорит муравьям, что им делать. [ необходима цитата ] Вместо этого каждый муравей реагирует на раздражители в виде химических запахов от личинок, других муравьев, злоумышленников, пищи и накоплений отходов, и оставляет за собой химический след, который, в свою очередь, является стимулом для других муравьев. Здесь каждый муравей представляет собой автономную единицу, которая реагирует только в зависимости от своей локальной среды и генетически закодированных правил для его разновидности. Несмотря на отсутствие централизованного принятия решений, колонии муравьев демонстрируют сложное поведение и даже смогли продемонстрировать способность решать геометрические задачи. Например, колонии обычно находят максимальное расстояние от всех входов в колонию, чтобы избавиться от трупов.

Стигмергия

Еще одно ключевое понятие в области интеллекта роя - стигмергия . [20] [21] Стигмергия - это механизм косвенной координации между агентами или действиями. Принцип состоит в том, что след, оставленный в окружающей среде действием, стимулирует выполнение следующего действия тем же или другим агентом. Таким образом, последующие действия имеют тенденцию усиливать и дополнять друг друга, что приводит к спонтанному возникновению согласованной, очевидно систематической деятельности. Стигмергия - это форма самоорганизации. Он создает сложные, на первый взгляд разумные структуры, без необходимости какого-либо планирования, контроля или даже прямой связи между агентами. Таким образом, он поддерживает эффективное сотрудничество между чрезвычайно простыми агентами, которым не хватает памяти, интеллекта или даже осведомленности друг о друге. [21]

Рой интеллект

Swarm интеллект является коллективное поведение в децентрализованные , самоорганизующихся систем, природных или искусственных. Концепция используется в работе над искусственным интеллектом . Выражение было введено Херардо Бени и Цзин Ван в 1989 году в контексте клеточных роботизированных систем. [22]

Системы разведки роя обычно состоят из совокупности простых агентов, таких как боиды, локально взаимодействующих друг с другом и со своей средой. Агенты следуют очень простым правилам, и хотя не существует централизованной структуры управления, определяющей, как индивидуальные агенты должны вести себя, локальные и в определенной степени случайные, взаимодействия между такими агентами приводят к появлению разумного глобального поведения, неизвестного отдельным агентам.

Исследование интеллекта роя носит междисциплинарный характер. Его можно разделить на исследования естественного роя, изучающие биологические системы, и исследования искусственного роя, изучающие человеческие артефакты. Существует также научный поток, пытающийся смоделировать сами системы роя и понять лежащие в их основе механизмы, а также поток инженеров, ориентированный на применение идей, разработанных научным потоком, для решения практических проблем в других областях. [23]

Алгоритмы

Алгоритмы Swarm следуют лагранжевому подходу или эйлерову подходу. [24] Эйлеров подход рассматривает рой как поле , работая с плотностью роя и определяя свойства среднего поля. Это гидродинамический подход, который может быть полезен для моделирования общей динамики больших скоплений. [25] [26] [27] Однако большинство моделей работают с лагранжевым подходом, который представляет собой агентную модель, отслеживающую отдельных агентов (точек или частиц), составляющих рой. Модели отдельных частиц могут следовать информации о заголовке и расстоянии, которая теряется в эйлеровом подходе. [24] [28]

Оптимизация колонии муравьев

Внешний образ
image icon Роботы Swarmanoid находят кратчайший путь через двойной мост [29]

Оптимизация колонии муравьев - это широко используемый алгоритм, который был вдохновлен поведением муравьев и эффективно решал задачи дискретной оптимизации, связанные с роением. [30] Алгоритм был первоначально предложен Марко Дориго в 1992 г. [31] [32] и с тех пор был диверсифицирован для решения более широкого класса численных задач. У видов, у которых есть несколько маток, королева может покидать гнездо вместе с некоторыми рабочими, чтобы основать колонию на новом месте, процесс похож на роение медоносных пчел . [33] [34]

  • Муравьи бесхитростны в поведении; вместе они выполняют сложные задачи. Муравьи обладают высокоразвитой сложной жестовой коммуникацией.
  • Муравьи общаются с помощью феромонов; проложены тропы, по которым могут идти другие муравьи.
  • Муравьи с проблемами маршрутизации сбрасывают различные феромоны, используемые для вычисления «кратчайшего» пути от источника к месту назначения.
  • Раух, EM; Миллонас, ММ; Кьялво, Д.Р. (1995). «Формирование паттернов и функциональность в моделях роя». Физика Буквы A . 207 (3-4): 185. arXiv : adap-org / 9507003 . Bibcode : 1995PhLA..207..185R . DOI : 10.1016 / 0375-9601 (95) 00624-с . S2CID  120567147 .

Самоходные частицы

Внешнее видео
video icon Интерактивное моделирование модели SPP [35]
- требуется Java

Концепция самоходных частиц (SPP) была введена в 1995 году Тамашем Вичеком и др. [36] как частный случай модели боидов, введенной в 1986 г. Рейнольдсом. [4] Рой SPP моделируется набором частиц, которые движутся с постоянной скоростью и реагируют на случайные возмущения, принимая при каждом временном приращении среднее направление движения других частиц в их локальной окрестности. [37]

Моделирование демонстрирует, что подходящее «правило ближайшего соседа» в конечном итоге приводит к скоплению всех частиц вместе или движению в одном направлении. Это появляется, даже если нет централизованной координации, и даже если соседи для каждой частицы постоянно меняются с течением времени. [36] Модели SPP предсказывают, что роящиеся животные разделяют определенные свойства на уровне группы, независимо от типа животных в стае. [38] Системы роения порождают эмерджентное поведение, которое проявляется во многих различных масштабах, некоторые из которых являются универсальными и устойчивыми. В теоретической физике стало проблемой найти минимальные статистические модели, отражающие такое поведение. [39] [40]

Оптимизация роя частиц

Оптимизация роя частиц - еще один алгоритм, широко используемый для решения проблем, связанных с роем. Он был разработан в 1995 году Кеннеди и Эберхартом и сначала был направлен на моделирование социального поведения и хореографии стай птиц и косяков рыб. [41] [42] Алгоритм был упрощен, и было замечено, что выполняется оптимизация. Сначала система подбирает случайные решения для популяции. Затем он ищет в пространстве проблем через последовательные поколения, используя стохастическую оптимизацию, чтобы найти лучшие решения. Найденные решения называются частицами . Каждая частица сохраняет свое положение, а также лучшее решение, которое она достигла до сих пор. Оптимизатор роя частиц отслеживает лучшее локальное значение, полученное на данный момент любой частицей в локальной окрестности. Оставшиеся частицы затем движутся через проблемное пространство вслед за оптимальными частицами. На каждой временной итерации оптимизатор роя частиц ускоряет каждую частицу в направлении ее оптимального местоположения в соответствии с простыми математическими правилами . Оптимизация роя частиц применяется во многих областях. У него есть несколько параметров для настройки, и версия, которая хорошо работает для определенных приложений, также может хорошо работать с небольшими изменениями в ряде связанных приложений. [43] Книга Кеннеди и Эберхарта описывает некоторые философские аспекты приложений оптимизации роя частиц и интеллекта роя. [44] Подробный обзор приложений сделан Poli. [45] [46]

Альтруизм

Исследователи из Швейцарии разработали алгоритм, основанный на правиле отбора родственников Гамильтона . Алгоритм показывает, как альтруизм в стае сущностей может со временем развиваться и приводить к более эффективному поведению роя. [47] [48]

Линейное скопление
Ampyx priscus

Самые ранние свидетельства поведения роя у животных датируются примерно 480 миллионами лет. Окаменелости трилобита Ampyx priscus недавно были описаны как сгруппированные линиями вдоль дна океана. Все животные были взрослыми особями и смотрели в одном направлении, как если бы они образовали линию конги или пелотон . Было высказано предположение, что они выстраиваются таким образом для миграции, подобно тому как колючие лобстеры мигрируют в однофайловых очередях. [49] Или, возможно, они собираются вместе для спаривания, [50] как с мухой Leptoconops torrens . Полученные данные свидетельствуют о том, что коллективное поведение животных имеет очень раннее эволюционное происхождение. [51]

Примеры биологического роения обнаруживаются в стаях птиц , [52] косяках рыб , [53] [54] стаях насекомых , [55] роях бактерий , [56] [57] плесени, [58] молекулярных моторах , [59] стадах четвероногих. [60] и человек. [61] [62] [63]

  • Теория роя National Geographic . Тематическая статья, июль 2007 г.
  • Бикман М., Меч Г.А. и Симпсон С.К. (2008) Биологические основы интеллекта роя . В книге «Интеллект Swarm: введение и приложения» , ред. Блюм С. и Меркл Д.ュ プ リ ン ガ ー ・ ジ ャ パ ン 株式会社, стр. 3–43. ISBN  978-3-540-74088-9
  • Пэрриш Дж. К., Эдельштейн-Кешет Л. (1999). «Сложность, закономерность и эволюционные компромиссы в агрегации животных» (PDF) . Наука . 284 (5411): 99–101. Bibcode : 1999Sci ... 284 ... 99P . CiteSeerX  10.1.1.560.5229 . DOI : 10.1126 / science.284.5411.99 . PMID  10102827 . Архивировано из оригинального (PDF) 20 июля 2011 года.
  • Нерест
  • Репродуктивная синхронность
  • Внешнее оплодотворение

Социальные насекомые

"> Воспроизвести медиа
Рой нематоцер , летающих вокруг верхушки дерева

Поведение социальных насекомых (насекомых, которые живут колониями , таких как муравьи, пчелы, осы и термиты) всегда было источником восхищения для детей, естествоиспытателей и художников. Кажется, что отдельные насекомые занимаются своими делами без какого-либо централизованного контроля, но все же колония в целом ведет себя очень скоординированно. [64] Исследователи обнаружили, что сотрудничество на уровне колонии в значительной степени самоорганизовано . Возникающая групповая координация часто является просто следствием того, как люди в колонии взаимодействуют. Эти взаимодействия могут быть удивительно простыми, например, один муравей просто следует по следу, оставленному другим муравьем. Тем не менее, совокупный эффект такого поведения может решить очень сложные проблемы, такие как определение кратчайшего маршрута в сети возможных путей к источнику пищи. Возникающее таким образом организованное поведение иногда называют роевым интеллектом , формой биологического возникновения . [64]

Муравьи

"> Воспроизвести медиа
Стая муравьев-ткачей ( Oecophylla smaragdina ), перевозящих мертвого геккона

Отдельные муравьи не проявляют сложного поведения, однако колония муравьев коллективно выполняет сложные задачи, такие как строительство гнезд, уход за своими детенышами, строительство мостов и добыча пищи. Колония муравьев может коллективно выбирать (т. Е. Направлять большинство рабочих к) лучший или ближайший источник пищи из нескольких поблизости. [65] Такие коллективные решения принимаются с использованием механизмов положительной обратной связи. Муравьи выбирают лучший источник пищи, следуя двум простым правилам. Во-первых, муравьи, которые находят пищу, возвращаются в гнездо, откладывая химический феромон . Больше феромона закладывается для более качественных источников пищи. [66] Таким образом, если одновременно обнаруживаются два равноудаленных источника пищи разного качества, след феромона к лучшему будет сильнее. Муравьи в гнезде следуют еще одному простому правилу, предпочитая в среднем более сильные тропы. Затем большее количество муравьев следует по более сильному следу, поэтому больше муравьев прибывают к источнику высококачественной пищи, а цикл положительной обратной связи обеспечивает принятие коллективного решения о лучшем источнике пищи. Если от муравейника до источника пищи два пути, то колония обычно выбирает более короткий путь. Это связано с тем, что муравьи, которые первыми возвращаются в гнездо из источника пищи, с большей вероятностью будут теми, кто выбрал более короткий путь. Затем другие муравьи возвращаются по более короткому пути, усиливая феромоновый след. [67]

Армейские муравьи , в отличие от большинства видов муравьев, не строят постоянных гнезд; колония армейских муравьев почти непрерывно перемещается в течение всего времени своего существования, оставаясь по существу в постоянном состоянии роения. Несколько линий независимо развили один и тот же базовый поведенческий и экологический синдром, часто называемый «легионерским поведением», и может быть примером конвергентной эволюции . [68]

Успешные методы, используемые колониями муравьев , изучались в информатике и робототехнике для создания распределенных и отказоустойчивых систем для решения проблем. Эта область биомиметики привела к исследованиям передвижения муравьев, поисковым машинам, которые используют «следы сбора пищи», отказоустойчивое хранилище и сетевые алгоритмы . [69]

Медоносные пчелы

Пчелы роятся на дереве

В умеренном климате медоносные пчелы обычно собирают стаи в конце весны. Рой обычно содержит около половины рабочих вместе со старой маткой, в то время как новая королева остается с оставшимися рабочими в исходном улье. Когда медоносные пчелы выходят из улья и образуют рой, они могут собираться на ветке дерева или кусте всего в нескольких метрах от улья. Пчелы собираются вокруг королевы и отправляют 20–50 разведчиков, чтобы найти подходящие новые места для гнезд. Разведчики - самые опытные фуражиры в скоплении. Если разведчик находит подходящее место, он возвращается в кластер и продвигает его, танцуя версию танца виляния . Этот танец передает информацию о качестве, направлении и расстоянии до нового сайта. Чем больше она взволнована своими открытиями, тем энергичнее танцует. Если ей удастся убедить других, они могут уйти и проверить сайт, который она нашла. Если они одобрят, они также могут продвигать его. В процессе принятия решения скауты проверяют несколько сайтов, часто отказываясь от своего исходного сайта, чтобы продвигать лучший сайт другого скаута. Сначала разные скауты могут продвигать несколько разных сайтов. Спустя несколько часов, а иногда и дней, предпочтительное место в конечном итоге появляется в результате этого процесса принятия решения. Когда все разведчики согласовывают окончательное местоположение, весь кластер взлетает и устремляется к нему. Иногда, если решение не принято, рой отделяется, и некоторые пчелы идут в одном направлении; другие, идущие в другом. Обычно это заканчивается неудачей, когда обе группы умирают. Новое место, как правило, находится в километре или более от исходного улья, хотя некоторые виды, например Apis dorsata , [70] могут создавать новые колонии в пределах 500 метров от родового гнезда. Этот процесс коллективного принятия решений чрезвычайно успешен в определении наиболее подходящего нового места для гнездования и сохранении роя в целости и сохранности. Хороший улей должен быть достаточно большим, чтобы вместить рой (около 15 литров в объеме), должен быть хорошо защищен от непогоды, получать оптимальное количество солнечного света, находиться на некоторой высоте над землей, иметь небольшой вход и быть способным противостоять нашествию муравьев - поэтому часто выбирают дупла деревьев. [71] [72] [73] [74] [75]

Несоциальные насекомые

В отличие от социальных насекомых, стаи несоциальных насекомых, которые были изучены в первую очередь, похоже, функционируют в таких условиях, как спаривание, кормление, избегание хищников и миграция.

Мотыльки

Бабочки могут демонстрировать синхронизированное спаривание, во время которого феромоны, выделяемые самками, инициируют поиск и роение у самцов. [76] Самцы чувствуют феромоны с помощью чувствительных антенн и могут выслеживать самок на расстоянии нескольких километров. [77] Спаривание роя включает выбор самки и соревнование самцов. Только один самец в стае - обычно первый - успешно совокупляется. [78] Женщины максимизируют преимущества фитнеса и минимизируют затраты, управляя началом и величиной задействованного феромона. В то время как слишком мало феромона не привлечет партнера, слишком большое количество позволяет менее приспособленным самцам уловить сигнал. [79] После совокупления самки откладывают яйца на растение-хозяин. Качество растения-хозяина может быть фактором, влияющим на место роения и яйцекладки. В одном случае исследователи наблюдали розово-полосатую моли дубового червя ( Anisota virginiensis ), роющуюся на участке падальщика , где разложение, вероятно, увеличило уровень питательных веществ в почве и качество растения-хозяина. [80]

Летит

Мошки, такие как Tokunagayusurika akamusi , образуют стаи, танцуют в воздухе. Рой служит нескольким целям, включая облегчение спаривания за счет привлечения самок к рою, явление, известное как спаривание лек . Такие похожие на облака рои часто образуются ранним вечером, когда солнце садится, на вершине куста, на вершине холма, над водоемом или даже иногда над человеком. Формирование таких стай происходит не по инстинкту, а в результате адаптивного поведения - «консенсуса» - между особями внутри стай. Также предполагается, что роение - это ритуал , потому что самцы мошек редко встречаются сами по себе, а не в стае. Это могло произойти из-за преимущества снижения инбридинга, когда самцы разных генов собирались в одном месте. [81] Род Culicoides , также известный как мокрецы, демонстрировал роящееся поведение, которое, как полагают, вызывает замешательство у хищников. [82]

Тараканы

Тараканы оставляют химические следы в своих фекалиях, а также выделяют воздушные феромоны для спаривания. Другие тараканы будут следовать по этим следам, чтобы обнаружить источники пищи и воды, а также обнаружить, где прячутся другие тараканы. Таким образом, группы тараканов могут демонстрировать поведение эмерджентного , [83] , в которых группа или рой поведение вытекает из простого набора отдельных взаимодействий.

Тараканы в основном ведут ночной образ жизни и убегают на свет. В ходе исследования была проверена гипотеза о том, что тараканы используют только две части информации, чтобы решить, куда идти в этих условиях: насколько темно и сколько еще тараканов. Исследование, проведенное Хосе Халлой и его коллегами из Свободного университета Брюсселя и других европейских институтов, создало набор крошечных роботов, которые кажутся тараканам как другие тараканы и, таким образом, могут изменить восприятие тараканами критической массы . Роботы также были специально ароматизированы, чтобы их могли принять настоящие тараканы. [84]

Саранча

Изображение стаи пустынной саранчи XIX века.

Саранча - стадия роения короткорогих кузнечиков семейства Acrididae . Некоторые виды могут быстро размножаться в подходящих условиях и впоследствии становиться стадными и мигрирующими. Они образуют группы в виде нимф и стаи, когда взрослые особи - оба могут преодолевать большие расстояния, быстро обнажая поля и сильно повреждая посевы . Самые большие стаи могут покрывать сотни квадратных миль и содержать миллиарды саранчи. Саранча может съедать растения своей массой (около 2 граммов) каждый день. Это означает, что один миллион саранчовых может съедать более одной тонны пищи каждый день, а самые большие стаи могут потреблять более 100 000 тонн в день. [85]

Было обнаружено, что скопление саранчи связано с повышенным уровнем серотонина, из-за которого саранча меняет цвет, ест гораздо больше, становится взаимно привлекательной и намного легче размножается. Исследователи предполагают, что роение - это реакция на перенаселенность, и исследования показали, что усиленная тактильная стимуляция задних ног или, у некоторых видов, просто встреча с другими людьми вызывает повышение уровня серотонина. Превращение саранчи в роящуюся разновидность может быть вызвано несколькими контактами в минуту в течение четырехчасового периода. [86] [87] [88] [89] Примечательно, что врожденная предрасположенность к агрегации была обнаружена у птенцов пустынной саранчи, Schistocerca gregaria , независимо от их родительской фазы. [90]

Реакция отдельной саранчи на потерю выравнивания в группе, кажется, увеличивает случайность ее движения, пока снова не будет достигнуто выравниваемое состояние. Это вызванное шумом выравнивание, по-видимому, является внутренней характеристикой коллективного когерентного движения. [91]

Миграционное поведение

Кластер бабочек-монархов . Бабочки-монархи мигрируют в Санта-Крус, Калифорния, где зимуют.

Миграция насекомых - это сезонное перемещение насекомых , особенно стрекоз , жуков , бабочек и мотыльков . Расстояние может варьироваться от вида к виду, но в большинстве случаев в этих перемещениях участвует большое количество особей. В некоторых случаях особи, которые мигрируют в одном направлении, могут не вернуться, а следующее поколение может вместо этого мигрировать в противоположном направлении. Это существенное отличие от миграции птиц .

Бабочки-монархи особенно известны своей продолжительной ежегодной миграцией. В Северной Америке они совершают массовые миграции на юг, начиная с августа до первых заморозков. Весной происходит миграция на север. Монарх - единственная бабочка, которая регулярно мигрирует как на север, так и на юг, как и птицы. Но ни один человек не может пройти весь путь туда и обратно. Во время этих миграций самки-монархи откладывают яйца для следующего поколения. [92] Продолжительность этих путешествий превышает нормальную продолжительность жизни большинства монархов, которая составляет менее двух месяцев для бабочек, рожденных в начале лета. Последнее поколение лета вступает в фазу нерепродуктивного возраста, известную как диапауза, и может прожить семь месяцев и более. [93] Во время диапаузы бабочки летают на одно из многих мест зимовки. Поколение, которое зимует, обычно не размножается, пока не покинет место зимовки где-то в феврале или марте. Это второе, третье и четвертое поколения, которые весной возвращаются на свои северные территории в Соединенных Штатах и ​​Канаде. Как этому виду удается вернуться на одни и те же места зимовки через промежуток в несколько поколений, все еще остается предметом исследования; схемы полета, по-видимому, унаследованы на основе комбинации положения Солнца в небе [94] и солнечного компаса с компенсацией по времени, который зависит от циркадных часов, которые базируются на их антеннах. [95] [96]

Птицы

Недавние исследования стай скворцов показали, что каждая птица меняет свое положение относительно шести или семи животных, непосредственно окружающих ее, независимо от того, насколько близко или насколько далеко эти животные находятся. [5]
Nuvola apps kaboodle.svgРопот скворцов
  • Надь, М; Akos Zs, Biro D; Вичек, Т. (2010). «Иерархическая групповая динамика в голубиных стаях» (PDF) . Природа . 464 (7290): 890–893. arXiv : 1010,5394 . Bibcode : 2010Natur.464..890N . DOI : 10,1038 / природа08891 . PMID  20376149 . S2CID  4430488 . Архивировано из оригинального (PDF) 06.07.2010. Дополнительный pdf

Миграция птиц

Крупные птицы обычно мигрируют эшелонированными образованиями . Есть значительные аэродинамические преимущества. Все птицы могут видеть вперед и в одну сторону, что обеспечивает хорошую защиту.

Приблизительно 1800 из 10 000 видов птиц в мире являются дальними мигрантами. [97] Первичной мотивацией миграции, по-видимому, является еда; например, некоторые колибри предпочитают не мигрировать, если кормятся зимой. Кроме того, более длинные дни северного лета предоставляют больше времени для размножающихся птиц, чтобы выкармливать своих птенцов. Это помогает дневным птицам производить более крупные кладки, чем родственные немигрирующие виды, которые остаются в тропиках. Осенью дни укорачиваются, и птицы возвращаются в более теплые регионы, где доступный запас пищи мало меняется в зависимости от сезона. Эти преимущества компенсируют высокий стресс, затраты на физические нагрузки и другие риски миграции, такие как хищничество.

Многие птицы летают стаями. Предполагается, что для более крупных птиц полет стайками снижает затраты на электроэнергию. Часто предполагается, что V-образная форма повышает эффективность и дальность полета птиц, особенно на длинных миграционных маршрутах. Все птицы, кроме первой, прилетают в поток одного из вихрей на концах крыльев птицы впереди. Приливная волна помогает каждой птице выдерживать собственный вес в полете, точно так же, как планер может подниматься или удерживать высоту неограниченно долго в восходящем воздухе. Гуси, летящие V-образной формацией, экономят энергию, летая в восходящем потоке вихря на концах крыла, созданного предыдущим животным в формации. Таким образом, летящим сзади птицам не нужно прилагать столько усилий, чтобы достичь подъемной силы. Исследования показывают, что птицы в форме буквы V располагаются примерно на оптимальном расстоянии, предсказанном простой аэродинамической теорией. [98] Гуси в V-образной формации могут экономить 12–20% энергии, необходимой им для полета в одиночку. [99] [100] В ходе радиолокационных исследований было обнаружено, что красные сучки и занавески летают стаями на 5 км в час быстрее, чем в одиночку. [101] Птицы, летящие на концах и спереди, вращаются своевременно циклически, чтобы равномерно распределять усталость от полета между членами стаи. Построение также облегчает общение и позволяет птицам поддерживать визуальный контакт друг с другом.

"> Воспроизвести медиа
Обыкновенные скворцы
Внешнее видео
video icon Сцена миграции омаров
- из "Испытаний жизни"

Другие животные могут использовать аналогичные методы рисования во время миграции. Лобстеры , например, мигрируют плотными одиночными группами «поезда омаров», иногда на сотни миль.

Средиземное и другие моря представляют собой серьезное препятствие для парящих птиц, которые должны пересекать границы в самых узких местах. Множество крупных хищных птиц и аистов проходят через такие районы, как Гибралтар , Фальстербо и Босфор во время миграции. Более распространенные виды, такие как европейский канюк , осенью могут насчитывать сотни тысяч. Другие препятствия, такие как горные хребты, также могут вызывать воронку, особенно крупных дневных мигрантов. Это заметный фактор, затрудняющий миграцию в Центральной Америке . Такое скопление птиц во время миграции может подвергнуть их риску. Некоторые впечатляющие мигранты уже вымерли, самым известным из которых является странствующий голубь . Во время миграции стая составляла милю (1,6 км) в ширину и 300 миль (500 км) в длину, проходя через несколько дней и содержало до миллиарда птиц.

морская жизнь

Рыбы

Стайные хищники на размер больше стайных анчоусов
Внешний образ
image icon Эффективность кормодобывания [102]

Термин «косяк» может использоваться для описания любой группы рыб, в том числе смешанных видов, в то время как «косяк» используется для более тесно связанных групп одного и того же вида, плавающих высоко синхронизированным и поляризованным образом.

Рыбы извлекают много пользы из поведения косяка, включая защиту от хищников (за счет лучшего обнаружения хищников и уменьшения вероятности поимки), повышения успешности поиска пищи и более высокого успеха в поиске партнера. [103] Также вероятно, что рыба выигрывает от принадлежности к мелководью за счет повышения гидродинамической эффективности. [104]

Рыбы по многим признакам выбирают себе ближних. Как правило, они предпочитают более крупные стаи, скоплений стаи своего вида, сородичей, похожих по размеру и внешнему виду на них самих, здоровых рыб и родственников (если они распознаются). «Эффект странности» предполагает, что любой выделяющийся на вид член мелководья будет предпочтительно подвергаться нападению хищников. Это может объяснить, почему рыбы предпочитают держаться на мелководье с похожими на них особями. Таким образом, эффект странности приведет к гомогенизации косяков. [105]

Один из загадочных аспектов выбора стаи - это то, как рыба может присоединиться к стае животных, похожих на нее, при условии, что она не может знать своего внешнего вида. Эксперименты с рыбками данио показали, что предпочтение стада - это приобретенная способность, а не врожденная. Рыба данио имеет тенденцию ассоциироваться с косяками, которые напоминают косяки, на которых они выращивались, - своего рода отпечаток . [106]

Другие открытые вопросы поведения на мелководье включают определение того, какие особи ответственны за направление движения мелководья. В случае миграционного движения большинство представителей мелководья, кажется, знают, куда они направляются. Что касается кормодобывания, то стайки золотистого шайнера (разновидность гольяна ) возглавляются небольшим количеством опытных особей, знающих, когда и где можно найти пищу. [107]

По оценке Радакова, косяки сельди в Северной Атлантике могут занимать до 4,8 кубических километров при плотности рыбы от 0,5 до 1,0 особи на кубический метр. Это несколько миллиардов рыб в одной косе. [108]

  • Куропатка Б.Л. (1982) "Структура и функции косяков рыб" Scientific American , июнь: 114–123.
  • Пэрриш Дж. К., Вискидо С. В., Грюнбаум Д. (2002). «Самоорганизующиеся рыбные косяки: изучение новых свойств» (PDF) . Биол. Бык . 202 (3): 296–305. CiteSeerX  10.1.1.116.1548 . DOI : 10.2307 / 1543482 . JSTOR  1543482 . PMID  12087003 . S2CID  377484 .

Миграция рыб

Внешний образ
image icon Видеоклип "Сардинский бег" [109]

В период с мая по июль огромное количество сардин нерестится в прохладных водах берега Агульяс, а затем следуют за течением холодной воды на север вдоль восточного побережья Южной Африки. Эта великая миграция, называемая бегом сардин , вызывает захватывающее безумие кормления вдоль береговой линии, когда морские хищники, такие как дельфины, акулы и олуши, атакуют стаи.

Криль

Рой криля

Большинство криля , мелких креветкообразных ракообразных , образуют большие стаи, иногда достигающие плотности 10 000–60 000 особей на кубический метр. [110] [111] [112] Рой - это защитный механизм, сбивающий с толку более мелких хищников, которые хотели бы выбрать отдельных особей. Самые большие рои видны из космоса и могут быть отслежены со спутника. [113] Один рой, по наблюдениям, покрыл площадь океана в 450 квадратных километров (175 квадратных миль) на глубину 200 метров (650 футов) и, по оценкам, содержал более 2 миллионов тонн криля. [114] Недавние исследования показывают, что криль не просто пассивно дрейфует в этих течениях, но фактически изменяет их. [114] Криль обычно совершает суточную вертикальную миграцию . Двигаясь вертикально через океан с 12-часовым циклом, стаи играют важную роль в смешивании более глубокой, богатой питательными веществами воды с бедной питательными веществами водой на поверхности. [114] До недавнего времени считалось, что они проводят день на большей глубине и ночью поднимаются к поверхности. Было обнаружено, что чем глубже они заходят, тем больше они снижают свою активность [115], по- видимому, чтобы уменьшить столкновения с хищниками и сохранить энергию.

Более поздние исследования показали, что плавание криля зависит от наполнения желудка. Сытые животные, кормившиеся на поверхности, менее активно плавают и поэтому опускаются ниже перемешанного слоя. [116] По мере того, как они тонут, они производят фекалии, что может означать, что они играют важную роль в углеродном цикле Антарктики. Было обнаружено, что криль с пустым желудком плавал более активно и, следовательно, направлялся к поверхности. Это означает, что вертикальная миграция может происходить два или три дня. Некоторые виды образуют в течение дня стаи на поверхности для кормления и размножения, хотя такое поведение опасно, поскольку делает их чрезвычайно уязвимыми для хищников. [117] Плотные стаи могут вызвать неистовство кормления среди рыб, птиц и хищных млекопитающих, особенно у поверхности. Когда их потревожили, рой разбегается, а некоторые особи даже мгновенно линяют , оставляя экзувий в качестве приманки. [118] В 2012 году Гандоми и Алави представили успешный стохастический алгоритм для моделирования поведения стай криля. Алгоритм основан на трех основных факторах: «(i) движение, вызванное присутствием других особей, (ii) добыча пищи, и (iii) случайное распространение». [119]

Копеподы

У этой веслоногой рачки антенна разложена (щелкните, чтобы увеличить). Антенна обнаруживает волну давления приближающейся рыбы.

Веслоногие рачки - это группа крошечных ракообразных, обитающих в море и озерах. Многие виды являются планктонными (дрейфуют в морских водах), а другие - бентическими (обитают на дне океана). Копеподы обычно имеют длину от 1 до 2 миллиметров (от 0,04 до 0,08 дюйма), с каплевидным телом и большими усиками . Хотя, как и другие ракообразные, у них есть бронированный экзоскелет , они настолько малы, что у большинства видов эта тонкая броня и все тело почти полностью прозрачны. Веслоногие рачки имеют сложный срединный единственный глаз, обычно ярко-красный, в центре прозрачной головы.

Копеподы тоже роятся. Например, моноспецифические стаи регулярно наблюдались вокруг коралловых рифов и морской травы , а также в озерах. Плотность стаи составляла около миллиона копепод на кубический метр. Типичные стаи были в диаметре один или два метра, но некоторые превышали 30 кубических метров. Копеподам необходим визуальный контакт, чтобы держаться вместе, и они расходятся ночью. [120]

Весна дает цветение роящегося фитопланктона, который дает пищу веслоногим моллюскам. Планктонные веслоногие рачки обычно являются доминирующими членами зоопланктона и, в свою очередь, являются основными пищевыми организмами для многих других морских животных. В частности, веслоногие рачки являются добычей рыб и медуз , которые могут собираться в огромные стаи численностью в миллионы человек. У некоторых рачков очень быстрая реакция на побег, когда хищник ощущается, и они могут прыгать с высокой скоростью на несколько миллиметров (см. Анимированное изображение ниже).

  • На фото: косяк сельдевых барана, питающийся стаей веслоногих ракообразных.

  • Анимация, показывающая, как синхронная охота на сельди может поймать очень настороженных и уклончивых рачков (щелкните для просмотра).

  • Стаи медуз также охотятся на веслоногих ракообразных.

Планктонные веслоногие рачки важны для углеродного цикла . Некоторые ученые говорят, что они образуют самую большую биомассу животных на Земле. [121] Они соревнуются за этот титул с антарктическим крилем . Однако из-за своего меньшего размера и относительно более высоких темпов роста, а также из-за того, что они более равномерно распределены в большей части Мирового океана, веслоногие рачки почти наверняка вносят гораздо больший вклад во вторичную продуктивность Мирового океана и в глобальный сток углерода в океане, чем криль и, возможно, больше, чем все другие группы организмов вместе взятые. В настоящее время считается, что поверхностные слои океанов являются крупнейшим поглотителем углерода в мире, поглощая около 2 миллиардов тонн углерода в год, что эквивалентно примерно трети выбросов углерода человеком , что снижает их воздействие. Многие планктонные веслоногие рачки питаются ночью у поверхности, а днем ​​погружаются в более глубокие воды, чтобы избежать визуальных хищников. Их расплавленные экзоскелеты, фекальные гранулы и дыхание на глубине - все это приносит углерод в глубину моря.

Цветение водорослей

Многие одноклеточные организмы, называемые фитопланктоном, живут в океанах и озерах. При наличии определенных условий, таких как высокий уровень питательных веществ или света, эти организмы быстро размножаются. Образовавшийся плотный рой фитопланктона называется цветением водорослей . Цветение может покрывать сотни квадратных километров, и его легко увидеть на спутниковых снимках. Фитопланктон редко живет дольше нескольких дней, но цветение может длиться несколько недель. [122] [123]

Растения

Ученые приписывают растениям поведение роя на протяжении сотен лет. В 1800 книге, Phytologia: или, философия сельского хозяйства и садоводства , Эразм Дарвин писал , что рост растений походили рои наблюдается в других местах в природе. [124] Хотя он имел в виду более широкие наблюдения за морфологией растений и был сосредоточен на поведении как корней, так и побегов, недавние исследования подтвердили это утверждение.

Корни, в частности, демонстрируют наблюдаемое поведение роя, растущие по шаблонам, которые превышают статистический порог для случайной вероятности, и указывают на наличие связи между отдельными верхушками корня. Основная функция корней растений - поглощение питательных веществ почвы, и именно эта цель определяет поведение роя. Растения, растущие в непосредственной близости, адаптировались к своему росту, чтобы обеспечить оптимальную доступность питательных веществ. Это достигается за счет роста в направлении, которое оптимизирует расстояние между ближайшими корнями, тем самым увеличивая их шанс использовать неиспользованные запасы питательных веществ. Действие этого поведения принимает две формы: максимальное расстояние от соседних верхушек корня и отталкивание от них. [125] Переходная зона верхушки корня в значительной степени отвечает за мониторинг присутствия гормонов, переносимых почвой, сигнализируя о соответствующих моделях роста. Реакции растений часто бывают сложными, они объединяют несколько входов для информирования автономного ответа. Дополнительные входные данные, которые информируют о росте роя, включают свет и гравитацию, оба из которых также отслеживаются в переходной зоне верхушки корня. [126] Эти силы действуют, информируя любое количество растущих «основных» корней, которые демонстрируют свои собственные независимые выбросы ингибирующих химикатов, чтобы установить соответствующее расстояние, тем самым внося свой вклад в паттерн поведения роя. Горизонтальный рост корней, будь то в ответ на высокое содержание минералов в почве или из-за роста столонов , вызывает разветвленный рост, который также формирует свои собственные независимые корневые рои. [127]

Бактерии

Рой также описывает группы некоторых видов хищных бактерий, таких как миксобактерии . Миксобактерии собираются в «волчьи стаи», активно перемещаясь, используя процесс, известный как бактериальное скольжение, и удерживаются вместе с помощью межклеточных молекулярных сигналов . [56] [128]

Млекопитающие

Овчарки (здесь бордер-колли ) контролируют стайное поведение овец .
Летучие мыши вылезают из пещеры в Таиланде
  • Пэрриш Дж. К., Эдельштейн-Кешет Л. (1999). «Сложность, закономерность и эволюционные компромиссы в агрегации животных» (PDF) . Наука . 284 (5411): 99–101. Bibcode : 1999Sci ... 284 ... 99P . CiteSeerX  10.1.1.560.5229 . DOI : 10.1126 / science.284.5411.99 . PMID  10102827 . Архивировано из оригинального (PDF) 20 июля 2011 года.

Полиция защищает Ник Алтрок от обожающих толпы во время бейсбола «S 1906 World Series
Внешние изображения
image icon Моделирование волн в Мексике [129]
image icon Имитация ритмичных аплодисментов [130]

Группа людей также может демонстрировать поведение роя, например, пешеходы [131] или солдаты роятся по парапетам [ сомнительно - обсудить ] . В Кельне, Германия, два биолога из Университета Лидса продемонстрировали поведение людей, напоминающее стадо. Группа людей демонстрировала аналогичный образец поведения со стаей: если пять процентов стаи изменили направление, остальные последовали бы за ней. Если одного человека называли хищником, а все остальные избегали его, стая вела себя очень похоже на косяк рыб. [132] [133] Понимание того, как люди взаимодействуют в толпе, важно, если управление толпой позволяет эффективно избегать жертв на футбольных площадках, музыкальных концертах и ​​станциях метро. [134]

Математическое моделирование поведения флокирования - распространенная технология, которая нашла применение в анимации. Моделирование флокирования использовалось во многих фильмах [135] для создания реалистично движущихся толп . « Бэтмен возвращается» Тима Бертона был первым фильмом, в котором для рендеринга использовалась технология роя, реалистично изображающая движения группы летучих мышей с использованием системы боидов . В кинотрилогии «Властелин колец» во время боевых сцен использовалась аналогичная технология, известная как Massive . Технология Swarm особенно привлекательна, потому что она дешевая, надежная и простая.

Компьютерное моделирование на основе муравьев, использующее только шесть правил взаимодействия, также использовалось для оценки поведения при посадке в самолет. [136] Авиакомпании также использовали маршрутизацию на основе муравьев при назначении прибывающих самолетов к выходам из аэропорта. Система авиалиний, разработанная Дугласом А. Лоусоном, использует теорию роя или интеллект роя - идею о том, что колония муравьев работает лучше, чем одна. Каждый пилот ведет себя как муравей, ищущий лучшие ворота аэропорта. «Пилот на собственном опыте узнает, что лучше для него, и оказывается, что это лучшее решение для авиакомпании», - объясняет Лоусон. В результате «колония» пилотов всегда идет к воротам, они могут быстро приехать и улететь. Программа может даже предупредить пилота о дублировании самолетов до того, как они произойдут. «Мы можем ожидать, что это произойдет, поэтому у нас будут ворота», - говорит Лоусон. [137]

Поведение роя проявляется также в динамике транспортного потока , например, в транспортной волне . На тропах муравьев можно наблюдать двунаправленное движение . [138] [139] В последние годы это поведение было исследовано для понимания моделей пешеходов и дорожного движения. [140] [141] Моделирование, основанное на моделях пешеходов, также применялось к толпам, которые блуждают из-за паники. [142]

Стадное поведение в маркетинге использовалось для объяснения зависимости взаимного поведения клиентов. The Economist сообщил о недавней конференции в Риме, посвященной моделированию адаптивного поведения человека. [143] Это общие механизмы для увеличения импульсивных покупок и побуждения людей «покупать больше, играя на стадном инстинкте». Основная идея состоит в том, что люди будут покупать больше товаров, которые считаются популярными, и упоминаются несколько механизмов обратной связи для получения информации о популярности продукта для потребителей, включая технологию смарт-карт и использование технологии меток радиочастотной идентификации . Модель «движения роя» была предложена исследователем из Технологического института Флориды , которая привлекательна для супермаркетов, поскольку может «увеличить продажи без необходимости предоставлять людям скидки».

  • Хелбинг Д., Кельч Дж., Мольнар П. (1997). «Моделирование эволюции систем следов человека». Природа . 388 (6637): 47–50. arXiv : cond-mat / 9805158 . Bibcode : 1997Natur.388 ... 47H . DOI : 10.1038 / 40353 . PMID  9214501 . S2CID  4364517 .
  • Хелбинг Д., Фаркас I, Вичек Т. (2000). «Моделирование динамических характеристик побега паники». Природа . 407 (6803): 487–490. arXiv : конд-мат / 0009448 . Bibcode : 2000Natur.407..487H . DOI : 10.1038 / 35035023 . PMID  11028994 . S2CID  310346 .
  • Хелбинг Д., Фаркас И. Дж., Вичек Т. (2000). «Замораживание нагреванием в управляемой мезоскопической системе». Письма с физическим обзором . 84 (6): 1240–1243. arXiv : cond-mat / 9904326 . Bibcode : 2000PhRvL..84.1240H . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.84.1240 . PMID  11017488 . S2CID  18649078 .

Kilobot тысяч робот-рой разработан Радхика Nagpal и Майкл Рубинштейн в Гарвардском университете .

Применение принципов роя к роботам называется роевой робототехникой , тогда как интеллект роя относится к более общему набору алгоритмов.

Внешнее видео
video icon Рой нано-квадрокоптеров - YouTube [144]
video icon Марш микроскопических роботов Nature Video, YouTube

Частично вдохновленные колонии насекомых , такие как муравьи и пчелы, исследователи моделируют поведение стах тысяч крошечных роботов , которые вместе выполняют полезную задачу, например, найти что - то скрытое, очистку, или шпионажа. Каждый робот довольно прост, но поведение роя более сложное. [1] Весь набор роботов можно рассматривать как одну распределенную систему, точно так же, как колония муравьев может считаться суперорганизмом , проявляющим интеллект роя . На сегодняшний день самый большой рой из созданных - это рой из 1024 роботов-килоботов. [145] Другие крупные рои включают рой iRobot , проект Centibots SRI International / ActivMedia Robotics , [146] и рой проекта Micro-robotic с открытым исходным кодом, которые используются для исследования коллективного поведения. [147] [148] Рои также более устойчивы к неудачам. В то время как один большой робот может потерпеть неудачу и испортить миссию, рой может продолжаться, даже если несколько роботов потерпят неудачу. Это может сделать их привлекательными для миссий по исследованию космоса, отказ от которых обычно обходится очень дорого. [149] Помимо наземных транспортных средств, робототехника роя включает также исследования роя воздушных роботов [144] [150] и разнородных групп наземных и воздушных аппаратов. [151] [152]

Контраст между партизанской засадой и настоящим роением (Эдвардс-2003)

Военное роение - это поведение, при котором автономные или частично автономные боевые единицы атакуют врага с нескольких разных направлений, а затем перегруппировываются. Пульсирование , при котором юниты меняют точку атаки, также является частью военного роения. Военное роение включает использование децентрализованных сил против противника таким образом, чтобы упор делался на мобильность, коммуникацию, автономию подразделения и координацию или синхронизацию. [153] Исторически военные силы использовали принципы роения, на самом деле не исследуя их явно, но теперь активные исследования сознательно исследуют военные доктрины, которые черпают идеи из роения.

Просто потому, что несколько юнитов сходятся к цели, они не обязательно роятся. Осадные операции не предполагают роения, потому что здесь нет маневра; есть сближение, но на осажденном укреплении. Также партизанские засады не представляют собой стаи, потому что они "наезд и беги". Несмотря на то, что в засаде может быть несколько точек атаки на врага, партизаны отходят, когда они либо нанесли адекватный урон, либо когда им угрожает опасность.

В 2014 году Управление военно-морских исследований США выпустило видео, демонстрирующее испытания группы небольших автономных катеров-дронов, которые могут управлять и предпринимать скоординированные наступательные действия в составе группы. [154]

  • Стая перелетных сельдей

  • Рой пчел

  • Сальпы, расположенные цепями, образуют огромные рои. [155]

  • Люди, роящиеся через выход, не всегда ведут себя как жидкость. [156] [157]

  • Рой божьих коровок

  • Рой роботов

  • Рой землетрясений

  • Рой древних звезд

  • Существует популярный миф о том, что лемминги совершают массовое самоубийство , роясь со скал во время миграции. Под влиянием сильных биологических побуждений некоторые виды леммингов могут мигрировать большими группами, когда плотность популяции становится слишком большой. Лемминги могут плавать и могут пересекать водоем в поисках новой среды обитания. В таких случаях многие могут утонуть, если водоем будет настолько широк, что их физические возможности будут исчерпаны. Этот факт в сочетании с некоторыми необъяснимыми колебаниями численности норвежских леммингов породил миф. [158]
  • Пираньи имеют репутацию бесстрашной рыбы, которая кишит свирепыми и хищными стаями. Однако недавнее исследование, начавшееся «с предпосылки, что они обучаются как средство совместной охоты», обнаружило, что на самом деле они были довольно опасными рыбами, как и другие рыбы, которые обучились защите от своих хищников, таких как бакланы, кайманы и т. Д. дельфины. Один исследователь описал их как «в основном как обычную рыбу с большими зубами». [159]

  • Активное вещество
  • Рой Дайсона
  • Список собирательных существительных в английском языке
  • Юбилей Mobile Bay
  • Демографический цикл
  • Рой (симуляция)
  • Вихревое состояние - недавно (2020 г.) обнаружено новое состояние самодвижущихся частиц
  • Волна трафика

  1. ^ а б Буффане, Роланд (2016). Проектирование и управление динамикой роя . SpringerBriefs в сложности (Первое изд.). Springer. DOI : 10.1007 / 978-981-287-751-2 . ISBN 978-981-287-750-5.
  2. ^ О'Лоан; Эванс (1998). «Переменное установившееся состояние при одномерном флокировании». Журнал физики A: математический и общий . 32 (8): L99 – L105. arXiv : cond-mat / 9811336 . Bibcode : 1999JPhA ... 32L..99O . DOI : 10.1088 / 0305-4470 / 32/8/002 . S2CID  7642063 .
  3. ^ Attanasi, A .; Cavagna, A .; Del Castello, L .; Giardina, I .; Григера, ТС; Jelić, A .; Melillo, S .; Parisi, L .; Pohl, O .; Shen, E .; Виале, М. (сентябрь 2014 г.). «Передача информации и инерция поведения у скворцов» . Физика природы . 10 (9): 691–696. arXiv : 1303,7097 . Bibcode : 2014NatPh..10..691A . DOI : 10.1038 / nphys3035 . PMC  4173114 . PMID  25264452 .
  4. ^ а б в Рейнольдс CW (1987). «Стаи, стада и школы: распределенная модель поведения». Компьютерная графика . 21 (4): 25–34. CiteSeerX  10.1.1.103.7187 . DOI : 10.1145 / 37401.37406 . ISBN 978-0-89791-227-3. S2CID  546350 .
  5. ^ а б Баллерини М., Кабиббо Н., Кандельер Р., Каванья А., Чисбани Э., Джардина I, Лекомте В., Орланди А., Паризи Г., Прокаччини А., Виале М., Здравкович В. (2008). «Взаимодействие, определяющее коллективное поведение животных, зависит от топологического, а не от метрического расстояния: данные полевого исследования» . Proc. Natl. Акад. Sci. США . 105 (4): 1232–7. arXiv : 0709.1916 . Bibcode : 2008PNAS..105.1232B . DOI : 10.1073 / pnas.0711437105 . PMC  2234121 . PMID  18227508 .
  6. ^ Hildenbrandt H, Carere C, Hemelrijk CK (2010). «Самоорганизованные аэрофотоснимки тысяч скворцов: модель» . Поведенческая экология . 21 (6): 1349–1359. DOI : 10.1093 / beheco / arq149 .
  7. ^ Hemelrijk CK, Hildenbrandt H (2011). «Некоторые причины изменчивой формы стай птиц» . PLOS ONE . 6 (8): e22479. Bibcode : 2011PLoSO ... 622479H . DOI : 10.1371 / journal.pone.0022479 . PMC  3150374 . PMID  21829627 .
  8. ^ «Zwermen en scholen - Swarming - Permanente expo - Bezoek onze expo's & workshops! - Science LinX - Rijksuniversiteit Groningen» . 10 ноября 2007 г.
  9. ^ "Onderzoek aan de Faculteit Wiskunde en Natuurwetenschappen - Faculteit Wiskunde en Natuurwetenschappen - Over ons - Rijksuniversiteit Groningen" . 25 октября 2012 г.
  10. ^ Олсон Р.С., Нестер Д.Б., Адами К. (2013). «Критическое взаимодействие между хищничеством, зависящим от плотности, и эволюцией эгоистичного стада» . Материалы GECCO 2013 . Gecco '13: 247–254. DOI : 10.1145 / 2463372.2463394 . ISBN 9781450319638. S2CID  14414033 .
  11. ^ Уорд CR, Gobet F, Кендалл G (2001). «Эволюция коллективного поведения в искусственной экологии» . Искусственная жизнь . 7 (2): 191–209. CiteSeerX  10.1.1.108.3956 . DOI : 10.1162 / 106454601753139005 . PMID  11580880 . S2CID  12133884 .
  12. ^ Reluga TC, Viscido S (2005). «Смоделированная эволюция эгоистичного поведения стада». Журнал теоретической биологии . 234 (2): 213–225. DOI : 10.1016 / j.jtbi.2004.11.035 . PMID  15757680 .
  13. ^ Вуд AJ, Ackland GJ (2007). «Развитие эгоистичного стада: появление различных агрегационных стратегий в индивидуальной модели» . Proc Biol Sci . 274 (1618): 1637–1642. DOI : 10.1098 / rspb.2007.0306 . PMC  2169279 . PMID  17472913 .
  14. ^ Олсон Р.С., Хинтце А., Дайер ФК, Нестер ДБ, Адами С. (2013). «Замешательство хищников достаточно, чтобы развить роящееся поведение» . JR Soc. Интерфейс . 10 (85): 20130305. DOI : 10.1098 / rsif.2013.0305 . PMC  4043163 . PMID  23740485 .
  15. ^ Демсар Дж, Хемельрик К.К., Хильденбрандт Х., Баец Иллинойс (2015). «Моделирование нападений хищников на косяки: разработка комплексной тактики» (PDF) . Экологическое моделирование . 304 : 22–33. DOI : 10.1016 / j.ecolmodel.2015.02.018 . hdl : 11370 / 0bfcbb69-a101-4ec1-833a-df301e49d8ef .
  16. ^ Тош CR (2011). «Какие условия способствуют отрицательному зависящему от плотности отбору скоплений добычи?» (PDF) . Журнал теоретической биологии . 281 (1): 24–30. DOI : 10.1016 / j.jtbi.2011.04.014 . PMID  21540037 .
  17. ^ Иоанну CC, Guttal V, Couzin ID (2012). «Выбор хищных рыб для скоординированного коллективного движения в виртуальной добыче» . Наука . 337 (6099): 1212–1215. Bibcode : 2012Sci ... 337.1212I . DOI : 10.1126 / science.1218919 . PMID  22903520 . S2CID  10203872 .
  18. ^ Олсон Р.С., Хейли ПБ, Дайер ФК, Адами К. (2015). «Изучение эволюции компромисса между бдительностью и добычей пищи у групповых организмов» . Королевское общество «Открытая наука» . 2 (9): 150135. arXiv : 1408.1906 . Bibcode : 2015RSOS .... 250135O . DOI : 10,1098 / rsos.150135 . PMC  4593673 . PMID  26473039 .
  19. ^ «Иерархия жизни» . 14 сентября 2008 . Проверено 6 октября 2009 года .
  20. ^ Парунак, Х. против Д. (2003). "Создание роения" В: Труды конференции по роению и сетевому управлению, контролю, связи, компьютерам, разведке, наблюдению и разведке (C4ISR), Маклин, Вирджиния, США, 3 января 2003 г.
  21. ^ а б Марш Л .; Оноф К. (2008). «Стигмергическая эпистемология, стигмергическое познание» (PDF) . Исследование когнитивных систем . 9 (1): 136–149. DOI : 10.1016 / j.cogsys.2007.06.009 . S2CID  23140721 .
  22. ↑ Beni, G., Wang, J. Swarm Intelligence in Cellular Robotic Systems, Proceed. Продвинутый семинар НАТО по роботам и биологическим системам, Тоскана, Италия, 26–30 июня (1989 г.)
  23. ^ Дориго, М; Бираттари, М. (2007). «Рой интеллект» . Scholarpedia . 2 (9): 1462. Bibcode : 2007SchpJ ... 2.1462D . DOI : 10,4249 / scholarpedia.1462 .
  24. ^ а б Ли, YX; Lukeman, R; Эдельштейн-Кешет, Л. (2007). «Минимальные механизмы образования школы в самоходных частицах» (PDF) . Physica D: нелинейные явления . 237 (5): 699–720. Bibcode : 2008PhyD..237..699L . DOI : 10.1016 / j.physd.2007.10.009 .
  25. ↑ Toner J и Tu Y (1995) «Дальний порядок в двумерной xy-модели: как птицы летают вместе» Physical Revue Letters, 75 (23) (1995), 4326–4329.
  26. ^ Топаз C, Бертоцци A (2004). «Модели роения в двухмерной кинематической модели для биологических групп». SIAM J Appl Math . 65 (1): 152–174. Bibcode : 2004APS..MAR.t9004T . CiteSeerX  10.1.1.88.3071 . DOI : 10.1137 / S0036139903437424 .
  27. ^ Топаз С, Бертоцци А, Льюис М (2006). «Нелокальная модель континуума для биологической агрегации». Bull Math Biol . 68 (7): 1601–1623. arXiv : q-bio / 0504001 . DOI : 10.1007 / s11538-006-9088-6 . PMID  16858662 . S2CID  14750061 .
  28. ^ Каррильо, Дж; Форнасье, М; Тоскани, G (2010). «Кинетические, гидродинамические и частицы роения» (PDF) . Моделирование и моделирование в науке, технике и технологиях . 3 : 297–336. CiteSeerX  10.1.1.193.5047 . DOI : 10.1007 / 978-0-8176-4946-3_12 . ISBN 978-0-8176-4945-6.
  29. ^ «Сварманоидный проект» .
  30. ^ Оптимизация колонии муравьев Проверено 15 декабря 2010 г.
  31. ^ А. Colorni, М. Dorigoдр В. Maniezzo, Распределенная оптимизация по Ant Колонии , Actes де ла première Conférence européenne сюр ля ви artificielle, Париж, Франция, Elsevier Publishing, 134-142, 1991.
  32. ^ М. Дориго, Оптимизация, обучение и естественные алгоритмы , докторская диссертация, Миланский политехнический университет, Италия, 1992.
  33. ^ Holldobler & Wilson (1990), стр. 143-179
  34. ^ ДОРИГО, М .; DI CARO, G .; ГАМБЕРЕЛЛА, Л. М. (1999). Муравьиные алгоритмы для дискретной оптимизации, искусственная жизнь . MIT Press.
  35. ^ Самостоятельной инициативы модель частиц архивация 2012-10-14 в Вайбаке машина моделирования Interactive, 2005, Университет Колорадо. Проверено 10 апреля 2011 года.
  36. ^ а б Vicsek T , Czirok A, Ben-Jacob E, Cohen I, Shochet O (1995). «Новый тип фазового перехода в системе самодвижущихся частиц». Письма с физическим обзором . 75 (6): 1226–1229. arXiv : cond-mat / 0611743 . Bibcode : 1995PhRvL..75.1226V . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.75.1226 . PMID  10060237 . S2CID  15918052 .
  37. ^ Чирок А., Вичек Т. (2006). «Коллективное поведение взаимодействующих самодвижущихся частиц». Physica . 281 (1–4): 17–29. arXiv : cond-mat / 0611742 . Bibcode : 2000PhyA..281 ... 17C . DOI : 10.1016 / S0378-4371 (00) 00013-3 . S2CID  14211016 .
  38. ^ Buhl J, Sumpter DJT, Couzin D, Hale JJ, Despland E, Miller ER, Simpson SJ и др. (2006). «От беспорядка к порядку в походной саранче» (PDF) . Наука . 312 (5778): 1402–1406. Bibcode : 2006Sci ... 312.1402B . DOI : 10.1126 / science.1125142 . PMID  16741126 . S2CID  359329 . Архивировано из оригинального (PDF) 29 сентября 2011 года . Проверено 13 апреля 2011 .
  39. ^ Тонер Дж, Ту Й, Рамасвами С. (2005). «Гидродинамика и фазы флок» (PDF) . Летопись физики . 318 (1): 170–244. Bibcode : 2005AnPhy.318..170T . DOI : 10.1016 / j.aop.2005.04.011 .
  40. ^ Bertin, E; Дроз; Грегуар, G (2009). «Уравнения гидродинамики самодвижущихся частиц: микроскопический вывод и анализ устойчивости». J. Phys. . 42 (44): 445001. arXiv : 0907.4688 . Bibcode : 2009JPhA ... 42R5001B . DOI : 10.1088 / 1751-8113 / 42/44/445001 . S2CID  17686543 .
  41. ^ Кеннеди, Дж .; Эберхарт, Р. (1995). «Оптимизация роя частиц». Труды Международной конференции IEEE по нейронным сетям . IV . С. 1942–1948.
  42. ^ Кеннеди, Дж. (1997). «Рой частиц: социальная адаптация знаний». Труды Международной конференции IEEE по эволюционным вычислениям . С. 303–308.
  43. ^ Оптимизация роя частиц Ху X : Учебное пособие . Проверено 15 декабря 2010 года.
  44. ^ Кеннеди, Дж .; Эберхарт, RC (2001). Рой Интеллект . Морган Кауфманн. ISBN 978-1-55860-595-4.
  45. ^ Поли, Р. (2007). «Анализ публикаций по приложениям оптимизации роя частиц» (PDF) . Технический отчет CSM-469 .
  46. ^ Поли, Р. (2008). «Анализ публикаций по применению оптимизации роя частиц» (PDF) . Журнал искусственной эволюции и приложений . 2008 : 1–10. DOI : 10.1155 / 2008/685175 .
  47. ^ Альтруизм помогает роящимся роботам лучше летать Архивировано 15 сентября 2012 г.на сайте Wayback Machine genevalunch.com , 4 мая 2011 г.
  48. ^ Вайбель, М. Флореано, Д; Келлер, L (2011). «Количественная проверка правила Гамильтона для эволюции альтруизма» . PLOS Биология . 9 (5): 1000615. DOI : 10.1371 / journal.pbio.1000615 . PMC  3086867 . PMID  21559320 .
  49. ^ Herrnkind, W. (1969). «Очередное поведение колючих лобстеров». Наука . 164 (3886): 1425–1427. Bibcode : 1969Sci ... 164.1425H . DOI : 10.1126 / science.164.3886.1425 . PMID  5783720 . S2CID  10324354 .
  50. ↑ Ископаемые 'линии конги' раскрывают происхождение стаи животных National Geographic , 17 октября 2019 г.
  51. ^ Vannier, J; Видаль, М; Marchant, R; Эль-Харири, К. Kouraiss, K; Pittet, B; Эль-Альбани, А; Мазурье, А; Мартин, Э (2019). «Коллективное поведение у 480-миллионных членистоногих-трилобитов из Марокко» . Научные отчеты . 9 (1): 14941. Bibcode : 2019NatSR ... 914941V . DOI : 10.1038 / s41598-019-51012-3 . PMC  6797724 . PMID  31624280 .
  52. ^ Бойтесь C (1984) Скворец , Oxford University Press. ISBN  978-0-19-217705-6 .
  53. ^ Куропатка Б.Л. (1982). «Строение и функции косяков рыб» (PDF) . Scientific American . Vol. 246 нет. 6. С. 114–123. Bibcode : 1982SciAm.246f.114P . DOI : 10.1038 / Scientificamerican0682-114 . PMID  7201674 . Архивировано из оригинального (PDF) 03.07.2011.
  54. ^ Хаббард С., Бабак П., Сигурдссон С., Магнуссон К. (2004). «Модель образования косяков и миграций рыб». Ecol. Модель . 174 (4): 359–374. DOI : 10.1016 / j.ecolmodel.2003.06.006 .
  55. ^ Раух Э., Миллонас М, Кьялво Д. (1995). «Формирование паттернов и функциональность в моделях роя». Физика Буквы A . 207 (3–4): 185–193. arXiv : adap-org / 9507003 . Bibcode : 1995PhLA..207..185R . DOI : 10.1016 / 0375-9601 (95) 00624-C . S2CID  120567147 .
  56. ^ а б Эллисон С., Хьюз С. (1991). «Бактериальное роение: пример дифференциации прокариот и многоклеточного поведения». Научный прогресс . 75 (298 Pt 3–4): 403–422. PMID  1842857 .
  57. ^ Бен-Джейкоб Э., Коэн И., Шочет О, Цирок А., Вичек Т. (1995). «Кооперативное формирование хиральных паттернов во время роста бактериальных колоний». Письма с физическим обзором . 75 (15): 2899–2902. Bibcode : 1995PhRvL..75.2899B . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.75.2899 . PMID  10059433 .
  58. ^ Раппель В.Дж., Николь А., Саркисян А., Левин Х., Лумис В.Ф. (1999). «Самоорганизованное вихревое состояние в двумерной динамике Dictyostelium». Письма с физическим обзором . 83 (6): 1247–1250. arXiv : patt-sol / 9811001 . Bibcode : 1999PhRvL..83.1247R . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.83.1247 . S2CID  1590827 .
  59. ^ Чоудхури, Д. (2006). «Коллективные эффекты во внутриклеточном молекулярном моторном транспорте: координация, сотрудничество и конкуренция». Physica . 372 (1): 84–95. arXiv : физика / 0605053 . Bibcode : 2006PhyA..372 ... 84C . DOI : 10.1016 / j.physa.2006.05.005 . S2CID  14822256 .
  60. ^ Пэрриш Дж. К. и Хамнер В. М. (редакторы) (1997) Группы животных в трех измерениях Cambridge University Press. ISBN  978-0-521-46024-8 .
  61. ^ Хелбинг Д., Кельч Дж., Мольнар П. (1997). «Моделирование эволюции систем следов человека». Природа . 388 (6637): 47–50. arXiv : cond-mat / 9805158 . Bibcode : 1997Natur.388 ... 47H . DOI : 10.1038 / 40353 . PMID  9214501 . S2CID  4364517 .
  62. ^ Хелбинг Д., Фаркас I, Вичек Т. (2000). «Моделирование динамических характеристик побега паники». Природа . 407 (6803): 487–490. arXiv : конд-мат / 0009448 . Bibcode : 2000Natur.407..487H . DOI : 10.1038 / 35035023 . PMID  11028994 . S2CID  310346 .
  63. ^ Хелбинг Д., Фаркас И. Дж., Вичек Т. (2000). «Замораживание нагреванием в управляемой мезоскопической системе». Письма с физическим обзором . 84 (6): 1240–1243. arXiv : cond-mat / 9904326 . Bibcode : 2000PhRvL..84.1240H . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.84.1240 . PMID  11017488 . S2CID  18649078 .
  64. ^ a b Bonabeau E и Theraulaz G (2008) "Swarm Smarts". В вашем будущем с роботами Special Editions Scientific American.
  65. ^ Czaczkes, TJ; Grüter, C .; Ратниекс, FLW (2015). «След феромонов: интегральный взгляд на их роль в организации колонии» . Ежегодный обзор энтомологии . 60 : 581–599. DOI : 10.1146 / annurev-ento-010814-020627 . PMID  25386724 . S2CID  37972066 .
  66. ^ Beckers, R .; Deneubourg, JL; Госс, S (1993). «Модуляция прокладки следа у муравьев Lasius niger (Hymenoptera: Formicidae) и ее роль в коллективном выборе источника пищи». Журнал поведения насекомых . 6 (6): 751–759. CiteSeerX  10.1.1.161.9541 . DOI : 10.1007 / BF01201674 . S2CID  14670150 .
  67. ^ Goss, S .; Aron, S .; Deneubourg, JL; Пастилс, Дж. М. (1989). «Самоорганизованные ярлыки у аргентинского муравья» (PDF) . Naturwissenschaften . 76 (12): 579–581. Bibcode : 1989NW ..... 76..579G . DOI : 10.1007 / BF00462870 . S2CID  18506807 .
  68. ^ Брэди, Шон Г. (2003). «Эволюция синдрома армейского муравья: происхождение и длительный эволюционный застой комплекса поведенческих и репродуктивных адаптаций» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 100 (11): 6575–9. Bibcode : 2003PNAS..100.6575B . DOI : 10.1073 / pnas.1137809100 . PMC  164488 . PMID  12750466 .
  69. ^ Дике Е., Байд А., Клифф Д., Лейзелл П. (2004). «Техника, вдохновленная муравьями для проектирования сетей хранения данных». В AJ Ispeert, M. Murata, N. Wakamiya (ред.). Труды биологически вдохновленных подходов к передовым информационным технологиям: первый международный семинар, BioADIT 2004 LNCS 3141 . С.  364 –379. ISBN 9783540233398.
  70. ^ Олдройд, ВР (1998). «Родство колоний в скоплениях Apis dorsata Fabricius (Hymenoptera, Apidae)». Insectes Sociaux . 47 : 94–95. DOI : 10.1007 / s000400050015 . S2CID  40346464 .
  71. ^ Милиус, Сьюзен Рой Сообразительность , Как пчелы, муравьи и другие животные избегают глупых коллективных решений; Новости науки, 9 мая 2009 г .; Том 175 # 10 (стр. 16)
  72. ↑ Пчелиные рои следуют за высокоскоростными пчелами-стрикерами, чтобы найти новое гнездо ; ScienceDaily (24 ноября 2008 г.)
  73. ^ Сили, Томас Д .; Вишер, П. Кирк (2003). «Выбор дома: как разведчики из стаи медоносных пчел воспринимают завершение своего группового принятия решений» (PDF) . Поведенческая экология и социобиология . 54 (5): 511–520. DOI : 10.1007 / s00265-003-0664-6 . S2CID  16948152 .
  74. ^ Морс, Р.А. (1963). «Ориентация роя у пчел». Наука . 141 (3578): 357–358. Bibcode : 1963Sci ... 141..357M . DOI : 10.1126 / science.141.3578.357 . PMID  17815993 . S2CID  46516976 .
  75. ^ Сили, Томас (2003). «Достижение консенсуса при выборе места для гнезд в роях медоносных пчел: истечение срока несогласия». Поведенческая экология и социобиология . 53 (6): 417–424. DOI : 10.1007 / s00265-003-0598-Z . S2CID  34798300 .
  76. ^ Stepien, TL; Змурчок, Ц .; Hengenius, JB; Каха Ривера, РМ; D'Orsogna, MR; Линдси, AE (2000). «Спаривание бабочек: моделирование вызова женских феромонов и стратегий навигации мужчин для оптимизации репродуктивного успеха» . Прикладные науки . 10 (18): 6543. DOI : 10,3390 / app10186543 .
  77. ^ Бадеке, Б .; Haverkamp, ​​A .; Sachse, SA (2016). «Задача для самца совок? Распознать женский половой феромон на фоне летучих веществ растений» . Границы физиологии . 7 : 143. DOI : 10,3389 / fphys.2016.00143 . PMC  4843018 . PMID  27199761 .
  78. ^ Гринфилд, Мэриленд (1981). «Половые феромоны бабочки: эволюционная перспектива». Энтомолог из Флориды . 64 (1): 4–17. DOI : 10.2307 / 3494597 . JSTOR  3494597 .
  79. ^ Умберс, KDL; Symonds, MRE; Кокко, Х. (2015). «Математика передачи сигналов женского феромона: стратегии для стареющих девственниц». Американский натуралист . 185 (3): 417–432. DOI : 10.1086 / 679614 . ЛВП : 1885/13166 . PMID  25674695 . S2CID  13846468 .
  80. ^ Мейсон, DS; Баруцци, К. (2019). «Любовь в чужих местах» . Границы экологии и окружающей среды . 17 (3): 184. DOI : 10.1002 / fee.2027 .
  81. ^ «Мошки» . MDC Откройте для себя природу . Проверено 19 ноября 2019 .
  82. ^ Киркеби, Карстен (30 июня 2018 г.). «Наблюдения за роением самок и смешанного пола у Culicoides LATREILLE, 1809 (Diptera: Ceratopogonidae)» . Польский журнал энтомологии . 87 (2): 191–197. DOI : 10,2478 / pjen-2018-0014 . Дата обращения 4 июня 2019 .
  83. ^ Дженнифер Вьегас. «Тараканы принимают групповые решения» . Канал открытия . Архивировано из оригинала 4 июля 2008 года . Проверено 10 июня 2006 года .
  84. ^ Лемоник, Майкл Д. (2007-11-15). «Роботы-тараканы делают свое дело» . Время .
  85. ^ Саранча Locustidae National Geographic . Проверено 12 декабря 2010 года.
  86. ^ «Саранча кишит серотонином» . 29 января 2009 г. - через bbc.co.uk.
  87. ^ Роджерс С.М., Мэтисон Т., Деспленд Э., Доджсон Т., Берроуз М., Симпсон С.Дж. (ноябрь 2003 г.). «Механосенсорная поведенческая грегаризация пустынной саранчи Schistocerca gregaria » . J. Exp. Биол . 206 (Pt 22): 3991–4002. DOI : 10,1242 / jeb.00648 . PMID  14555739 .
  88. ^ Стивенсон, Пенсильвания (2009). «Ключ от ящика Пандоры». Наука . 323 (5914): 594–5. DOI : 10.1126 / science.1169280 . PMID  19179520 . S2CID  39306643 .
  89. ^ Блокирование химического вещества «счастья» может предотвратить нашествие саранчи , New Scientist , 2009-01-29, доступ 2009-01-31.
  90. ^ Моше Гершон; Амир Аяли (май 2012 г.). «Врожденное фазовое поведение пустынной саранчи Schistocerca gregaria ». Наука о насекомых . 19 (6): 649–656. DOI : 10.1111 / j.1744-7917.2012.01518.x . S2CID  83412818 .
  91. ^ Йейтс, Калифорния; Эрбан, Р; Escudero, C; Кузин, И.Д .; Буль, Дж; Кеврекидис, И.Г .; Майни, ПК; Самптер, ди-джей (2009). «Собственный шум может способствовать согласованности коллективного движения роя» . Proc. Natl. Акад. Sci. США . 106 (14): 5464–9. Bibcode : 2009PNAS..106.5464Y . DOI : 10.1073 / pnas.0811195106 . PMC  2667078 . PMID  19336580 .
  92. ↑ Пайл, Роберт Майкл, "Полевой справочник по бабочкам Северной Америки Национального общества Одюбона", стр. 712-713, Альфред А. Кнопф, Нью-Йорк, ISBN  0-394-51914-0
  93. ^ «Монарх, Данай Плексипп» . Архивировано из оригинала на 2012-12-15 . Проверено 27 августа 2008 .
  94. ^ Gugliotta, Guy (2003): Бабочки РУКОВОДСТВУЯСЬ тела Часов, Sun Shine Ученые Света на монарх паломническом Архивированных 2006-03-05 в Wayback Machine . Washington Post , 23 мая 2003 г., страница A03. Проверено 07 января 2006.
  95. ^ Мерлин С., Гегер Р.Дж., Репперт С.М. (2009). «Циркадные часы антенны координируют ориентацию солнечного компаса у мигрирующих бабочек-монархов» . Наука . 325 (5948): 1700–1704. Bibcode : 2009Sci ... 325.1700M . DOI : 10.1126 / science.1176221 . PMC  2754321 . PMID  19779201 .
  96. ^ Кириаку CP (2009). «Распутывающее путешествие». Наука . 325 (5948): 1629–1630. DOI : 10.1126 / science.1178935 . PMID  19779177 . S2CID  206522416 .
  97. ^ Sekercioglu, CH (2007). «Экология сохранения: площадь важнее мобильности при фрагментарном вымирании птиц». Текущая биология . 17 (8): R283 – R286. DOI : 10.1016 / j.cub.2007.02.019 . PMID  17437705 . S2CID  744140 .
  98. ^ Снижение сопротивления от группового полета. Полет самолетов в формациях, похожих на птиц, может значительно увеличить дальность полета ; Центр оборонной технической информации; Апрель 2002 г .; Проверено 27 февраля 2008 г.
  99. ^ Hummel D .; Бекенберг М. (1989). "Aerodynamische Interferenzeffekte beim Formationsfl ug von Vogeln". J. Ornithol . 130 (1): 15–24. DOI : 10.1007 / BF01647158 . S2CID  823269 .
  100. ^ Каттс, CJ и JR Speakman (1994). «Энергосбережение при строительном стае розоногих гусей» (PDF) . J. Exp. Биол . 189 (1): 251–261. DOI : 10,1242 / jeb.189.1.251 . PMID  9317742 .
  101. ^ Ньютон, И. (2008). Миграционная экология птиц . Эльсельвье. ISBN 978-0-12-517367-4.
  102. ^ Питчер и др. 1982 г.
  103. ^ Питчер TJ и Parish JK (1993) «Функции косяка у костистых рыб» В: Pitcher TJ (ed) Поведение костистых рыб . Чепмен и Холл, Нью-Йорк, стр. 363–440.
  104. ^ Хоара диджей, Краус Дж, Peuhkuri Н и Годины JGJ (2000) Размер тела и мелел в рыбьем журнале биологии рыб, 57 (6) 1351-1366.
  105. ^ Снексер Дж. Л., Руль Н., Бауэр К., МакРоберт С. П. (2010). «Влияние пола и фенотипа на решения о мелководье у рыбок данио» (PDF) . Международный журнал сравнительной психологии . 23 : 70–81. Архивировано из оригинального (PDF) 25 июля 2011 года.
  106. ^ Engeszer RE, Райан MJ, Parichy DM (2004). «Выученные социальные предпочтения у рыбок данио» (PDF) . Текущая биология . 14 (10): 881–884. DOI : 10.1016 / j.cub.2004.04.042 . PMID  15186744 . S2CID  18741014 .
  107. ^ Рибс, С. Г. (2000). «Может ли меньшинство информированных лидеров определить кормовые движения косяка рыбы?» . Поведение животных . 59 (2): 403–9. DOI : 10.1006 / anbe.1999.1314 . PMID  10675263 . S2CID  4945309 .
  108. ^ Радаков Д.В. (1973) Школа по экологии рыб. Израильская программа научного перевода, переведенная издательством Mill H. Halsted Press, Нью-Йорк. ISBN  978-0-7065-1351-6
  109. ^ Фотограф: Марк ван Коллер
  110. ^ Hamner, WM; Hamner, PP; Strand, SW; Гилмер, Р.В. (1983). «Поведение антарктического криля Euphausia зирегЬо : хеморецепции, кормление, обучения и линьки ' ». Наука . 220 (4595): 433–5. Bibcode : 1983Sci ... 220..433H . DOI : 10.1126 / science.220.4595.433 . PMID  17831417 . S2CID  22161686 .
  111. ^ У. Килс; П. Маршалл (1995). «Der Krill, wie er schwimmt und frisst - neue Einsichten mit neuen Methoden (« Антарктический криль - как он плавает и питается - новые идеи и новые методы »)». У И. Хемпеля; Г. Хемпель (ред.). Biologie der Polarmeere - Erlebnisse und Ergebnisse ( Опыт и результаты биологии полярных океанов ) . Fischer Verlag . С. 201–210. ISBN 978-3-334-60950-7.
  112. ^ Р. Пайпер (2007). Необычные животные: энциклопедия любопытных и необычных животных . Гринвуд Пресс. ISBN 978-0-313-33922-6.
  113. ^ Хоар, Бен (2009). Миграция животных. Лондон: Музей естественной истории. п. 107. ISBN  978-0-565-09243-6 .
  114. ^ a b c Хоар, Бен (2009). Миграция животных. Лондон: Музей естественной истории. п. 107. ISBN  978-0-565-09243-6
  115. ^ JS Jaffe; MD Ohmann; А. де Роберти (1999). «Сонарные оценки уровней дневной активности Euphausia pacifica в заливе Саанич» (PDF) . Канадский журнал рыболовства и водных наук . 56 (11): 2000–10. DOI : 10.1139 / cjfas-56-11-2000 . Архивировано из оригинального (PDF) 20 июля 2011 года.
  116. ^ Герайнт А. Тарлинг и Магнус Л. Джонсон (2006). «Пресыщение вызывает у криля чувство опускания» . Текущая биология . 16 (3): 83–4. DOI : 10.1016 / j.cub.2006.01.044 . PMID  16461267 .
  117. ↑ Howard, D .: " Krill ", стр. 133–140 в Karl, HA et al. (ред.): Beyond the Golden Gate - Oceanography, Geology, Biology, and Environmental Issues in the Farallones Circular, USGS Circular 1198, 2001. Последний доступ к URL-адресам осуществлялся 04.06.2010.
  118. ^ Д. Ховард. «Криль в национальном морском заповеднике Корделл Бэнк» . NOAA . Проверено 15 Июню +2005 .
  119. ^ Гандоми, АХ; Алави, АХ (2012). «Алгоритм стада криля: новый алгоритм оптимизации, вдохновленный биологией». Коммуникации в нелинейной науке и численном моделировании . 17 (12): 4831–4845. Bibcode : 2012CNSNS..17.4831G . DOI : 10.1016 / j.cnsns.2012.05.010 .
  120. ^ Hamner, WM; Карлтон, Дж. Х (1979). «Стаи копепод: атрибуты и роль в экосистемах коралловых рифов» . Лимнол. Oceanogr . 24 (1): 1–14. Bibcode : 1979LimOc..24 .... 1H . DOI : 10,4319 / lo.1979.24.1.0001 .
  121. ^ Йоханнес Дюрбаум и Торстен Кюннеманн (5 ноября 1997 г.). «Биология веслоногих ракообразных: введение» . Университет Карла фон Осецкого в Ольденбурге . Архивировано из оригинального 26 мая 2010 года . Проверено 8 декабря 2009 года .
  122. ^ Линдси Р. и Скотт М. (2010) Что такое фитопланктон Обсерватория Земли НАСА .
  123. ^ Вредное цветение водорослей в Великих озерах. Архивировано 16 июня 2010 г.в Wayback Machine 2009, NOAA , Центр передового опыта в области Великих озер и здоровья человека.
  124. ^ Дарвин, Эразм (1 января 1800 г.). Фитология: Или, Философия сельского хозяйства и садоводства. С теорией осушения болот и улучшенной конструкцией бурового плуга . П. Бирн.
  125. ^ Ciszak, Marzena; Comparini, Диего; Маццолай, Барбара; Балуска, Франтишек; Арекки, Ф. Тито; Вичек, Тамаш; Манкузо, Стефано (17 января 2012 г.). «Поведение роения в корнях растений» . PLOS ONE . 7 (1): e29759. Bibcode : 2012PLoSO ... 729759C . DOI : 10.1371 / journal.pone.0029759 . ISSN  1932-6203 . PMC  3260168 . PMID  22272246 .
  126. ^ Балушка, Франтишек; Манкузо, Стефано; Фолькманн, Дитер; Барлоу, Питер У. (01.07.2010). «Зона перехода верхушки корня: связующее звено между сигналом и ответом в корне». Тенденции в растениеводстве . 15 (7): 402–408. DOI : 10.1016 / j.tplants.2010.04.007 . PMID  20621671 .
  127. ^ Дж., Тревавас А. (2014). Поведение и интеллект растений . Издательство Оксфордского университета. ISBN 9780199539543. OCLC  961862730 .
  128. ^ Райхенбах Х (2001). «Миксобактерии - продуценты новых биологически активных веществ». J Ind Microbiol Biotechnol . 27 (3): 149–56. DOI : 10.1038 / sj.jim.7000025 . PMID  11780785 . S2CID  34964313 .
  129. ^ Фаркас I, Хелбинг Д., Вичек Т. (2002). «Мексиканские волны в возбудимой среде» (PDF) . Природа . 419 (6903): 131–132. arXiv : cond-mat / 0210073 . Bibcode : 2002Natur.419..131F . DOI : 10.1038 / 419131a . PMID  12226653 . S2CID  4309609 . Архивировано из оригинального (PDF) 10 июля 2007 года.
  130. ^ Neda Z, Ravasz E, Brechet Y, Vicsek T, Barabasi AL (2002). «Физика ритмических аплодисментов» (PDF) . Physical Review E . 61 (6): 6987–6992. arXiv : конд-мат / 0006423 . Bibcode : 2000PhRvE..61.6987N . DOI : 10.1103 / physreve.61.6987 . PMID  11088392 . S2CID  14135891 . Архивировано из оригинального (PDF) 11.06.2011.
  131. ^ Helbing, D; Кельч, Дж; Мольнар, П. (1997). «Моделирование эволюции систем следов человека». Природа . 388 (6637): 47–50. arXiv : cond-mat / 9805158 . Bibcode : 1997Natur.388 ... 47H . DOI : 10.1038 / 40353 . PMID  9214501 . S2CID  4364517 .
  132. ^ " http://psychcentral.com/news/2008/02/15/herd-mentality-explained/1922.html ". Проверено 31 октября 2008 г.
  133. ^ «Опасность в количестве во время хаджа» . Национальный. 6 сентября 2009 г.
  134. ^ Couzin ID, Krause J (2003). Самоорганизация и коллективное поведение позвоночных (PDF) . Достижения в изучении поведения. 32 . С. 1–75. DOI : 10.1016 / S0065-3454 (03) 01001-5 . ISBN 978-0-12-004532-7.
  135. ^ Габбай, JME (2005). Сложность и аэрокосмическая отрасль: понимание появления связи структуры с производительностью с использованием многоагентных систем (тезис). Манчестер: докторская диссертация Манчестерского университета.
  136. ^ Livermore R (2008) «Многоагентный системный подход к исследованию моделирования, сравнивающему эффективность посадки на самолет с использованием заранее назначенных посадочных мест и стратегии всеобщего доступа » Открытый университет , Технический отчет № 2008/25.
  137. ^ «Самолеты, поезда и муравьиные холмы: компьютерные ученые моделируют деятельность муравьев, чтобы сократить задержки авиалиний». Архивировано 24ноября 2010 г.в Wayback Machine Science Daily , 1 апреля 2008 г.
  138. ^ Бурд, Мартин; Н. Аранвела (февраль 2003 г.). «Частота встреч и скорость ходьбы собирателей в потоке муравьев-листорезов». Insectes Sociaux . 50 (1): 3–8. DOI : 10.1007 / s000400300001 . S2CID  23876486 .
  139. ^ Рибейро, Педро; Андре Фразао Элен; Жилберто Ксавьер; Карлос Навас; Фернандо Лейте Рибейро (1 апреля 2009 г.). Дорнхаус, Анна (ред.). «Муравьи могут научиться добывать корм на тропах с односторонним движением» . PLOS ONE . 4 (4): e5024. Bibcode : 2009PLoSO ... 4.5024R . DOI : 10.1371 / journal.pone.0005024 . PMC  2659768 . PMID  19337369 .
  140. ^ Джон, Александр; Андреас Шадшнайдер; Дебашиш Чоудхури; Кацухиро Нишинари (март 2008 г.). «Характеристики транспортного потока, вдохновленного муравьями». Рой Интеллект . 2 (1): 25–41. arXiv : 0903.1434 . DOI : 10.1007 / s11721-008-0010-8 . S2CID  18350336 .
  141. ^ Мы уже почти у цели? Автомобилисты могут кое-чему поучиться у муравьев The Economist , 10 июля 2009 г.
  142. ^ Хелбинг, Дирк; Фаркаш, Иллеш; Вичек, Тамаш (2000). «Моделирование динамических характеристик побега паники». Природа . 407 (6803): 487–490. arXiv : конд-мат / 0009448 . Bibcode : 2000Natur.407..487H . DOI : 10.1038 / 35035023 . PMID  11028994 . S2CID  310346 .
  143. ^ «Скопление на полках: как магазины могут использовать стадный менталитет людей для увеличения продаж?». Экономист . 2006-11-11. п. 90.
  144. ^ а б Кушлеев Алексей; Меллингер, Дэниел; Пауэрс, Кейтлин; Кумар, Виджай (2013). «Навстречу рою проворных микроквадрокоптеров». Автономные роботы . 35 (4): 287–300. DOI : 10.1007 / s10514-013-9349-9 . S2CID  18340816 .
  145. ^ «Группа исследования самоорганизующихся систем» . Архивировано из оригинала на 2014-10-26.
  146. ^ "Проект совместной разведки Centibots 100-Robot" . ActivMedia Robotics. Архивировано из оригинала на 2011-07-14.
  147. ^ «Микро-роботизированный проект с открытым исходным кодом» . Проверено 28 октября 2007 .
  148. ^ «Рой» . iRobot Corporation. Архивировано из оригинала на 2007-09-27 . Проверено 28 октября 2007 .
  149. ^ Кнапп, Луиза (21 декабря 2000). "Смотри, в небе: Робофлай" . Проводной . Проверено 25 сентября 2008 .
  150. ^ Саска, Мартин; Ян, Вакула; Libor, Preucil (2014). Стаи микролетов стабилизировались относительно визуальной относительной локализации . Международная конференция IEEE по робототехнике и автоматизации (ICRA).
  151. ^ Саска, Мартин; Vonasek, Vojtech; Крайник, Томаш; Preucil, Libor (2014). «Координация и навигация неоднородных формаций MAV – UGV, локализованных с помощью подхода, подобного« ястребиному глазу », в рамках модели прогнозирующей схемы управления» (PDF) . Международный журнал исследований робототехники . 33 (10): 1393–1412. DOI : 10.1177 / 0278364914530482 . S2CID  1195374 .
  152. ^ Саска, Мартин; Vonasek, Vojtech; Крайник, Томаш; Preucil, Libor (2012). Координация и навигация неоднородных групп БПЛА-БПЛА, локализованных методом «ястребиного глаза» . Международная конференция IEEE / RSJ по интеллектуальным роботам и системам (IROS).
  153. ^ Эдвардс, Шон Дж. А. (2000). Рой на поле битвы: прошлое, настоящее и будущее . Рэнд Монография MR-1100. Rand Corporation. ISBN 978-0-8330-2779-5.
  154. ↑ ВМС США могут «наводнять» врагов роботизированными лодками , CNN , 13 октября 2014 г.
  155. ^ «Погружайся и открой: научная экспедиция 10: Антарктида» . Проверено 3 сентября 2008 .
  156. ^ Моделирование толпы: моделирование поведения толпы людей или стаи животных имеет как легкомысленное, так и важное применение The Economist , 5 марта 2009 г.
  157. ^ Фишер, Лен (2009) Идеальный рой: наука о сложности в повседневной жизни Стр. 57. Основные книги. ISBN  978-0-465-01884-0
  158. ^ Вудфорд, Райли. «Миф о самоубийстве лемминга. Фильм Диснея, сфальсифицированный поддельным поведением» . Архивировано 3 января 2010 года.CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  159. ↑ Red-Bellied Piranha Is Really Yellow New York Times , 24 мая 2005 г.

Источники

  • Блюм С. и Меркл Д. (2008) Интеллект роя: введение и применение Springer. ISBN  978-3-540-74088-9 .
  • Camazine S, Deneubourg JL, Franks NR , Sneyd J, Theraulaz G и Bonabeau E (2003) Самоорганизация в биологических системах Princeton University Press. ISBN  978-0-691-11624-2 .
  • Фишер Л. (2009) Идеальный рой: наука о сложности в повседневной жизни. Основные книги. ISBN  978-0-465-01884-0 .
  • Кеннеди Дж. Ф., Кеннеди Дж., Эберхарт Р. К. и Ши Й. (2001) Рой разведки Морган Кауфманн. ISBN  978-1-55860-595-4 .
  • Краузе, Дж. (2005) Жизнь в группах Oxford University Press. ISBN  978-0-19-850818-2
  • Лим С.П., Джейн Л.К. и Дехури С. (2009) Инновации в Swarm Intelligence Springer. ISBN  978-3-642-04224-9 .
  • Миллер, Питер (2010) The Smart Swarm: Как понимание стай, школ и колоний может сделать нас лучше в общении, принятии решений и выполнении задач Penguin, ISBN  978-1-58333-390-7
  • Nedjah N и Mourelle LdM (2006) Интеллектуальные системы Swarm Springer. ISBN  978-3-540-33868-0 .
  • Самптер, Дэвид Дж. Т. (2010) Коллективное поведение животных Princeton University Press. ISBN  978-0-691-14843-4 .
  • Вичек А., Зафейрис А. (2012). «Коллективное движение». Отчеты по физике . 517 (3–4): 71–140. arXiv : 1010,5017 . Bibcode : 2012PhR ... 517 ... 71V . DOI : 10.1016 / j.physrep.2012.03.004 . S2CID  119109873 .

  • Статья в New York Times о расследовании роения
  • Из проекта Wolfram Demonstrations Project - требуется проигрыватель CDF (бесплатно) :
    • Модель роя светлячков .
    • Сбор мусора муравьями
    • Бевертон и слияние косяков рыб
    • Круги Проппа