Hành vi tập thể | Hướng tới AI

Câu cá cho cái nhìn sâu sắc

Hành vi tập thể có thể được nhìn thấy xung quanh chúng ta. Điều thực sự định nghĩa các mô hình hành vi tập thể là không có người điều phối toàn cầu chỉ đạo bất kỳ quyền lực nào, mà thay vào đó, nhiều tác nhân riêng lẻ giao tiếp hoặc tương tác với nhau, cho phép họ đồng bộ hóa hoặc phối hợp với dân cư.

Hành vi tập thể có thể bắt đầu được mô hình hóa theo hai chế độ, Lagrangian hoặc Eulerian. Đối với mô hình Lagrangian, chiến lược mô hình hóa dựa trên từng cá nhân, trong đó mỗi chuyển động riêng lẻ được mô phỏng dựa trên các quy tắc đơn giản cho các tương tác của chúng: điều khoản về khoảng cách giữa các thành viên trong nhóm. Điều này sau đó cho phép quan sát các chuyển động tập thể mới nổi. Nghiên cứu trước đây về di cư và di chuyển của cá, tập trung vào các mẫu cố định di truyền, bị ảnh hưởng rất nhiều bởi hình thức mô hình này. Gần như mọi môi trường trên trái đất đều có những cư dân sống dựa chủ yếu vào môi trường xung quanh; môi trường có thể thay đổi mức độ khác nhau và đặc biệt ủng hộ những cá nhân có khả năng học hỏi.

Phương pháp mô hình hóa Euler cho tổng hợp, kết hợp với Projective Simulation (bài đăng trên blog trước đây là tất cả về điều này), đã được sử dụng để nghiên cứu các chuyển động của châu chấu. Điều này chủ yếu tập trung vào sự tiến hóa của mật độ động vật bằng các phương trình tương tự như cơ học thống kê hoặc động lực học chất lỏng. Kết quả nghiên cứu cào cào cho thấy, tình trạng cô đơn của châu chấu trở nên không ổn định khi mật độ dân số đạt đến một giá trị quan trọng. Điều này có thể cực kỳ có lợi cho việc hiểu cách xử lý các loài xâm lấn như xâm nhập côn trùng.

Nhưng tại sao?

Hiểu về cách ảnh hưởng xã hội hình thành các quá trình sinh học là một thách thức trọng tâm, cần thiết để đạt được tiến bộ trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ tổ chức và tiến hóa của hành động tập thể phối hợp giữa các tế bào, hoặc động vật, đến động lực trao đổi thông tin trong xã hội loài người.

Trong thời gian mắc bệnh dịch hạch, sa mạc Locust có khả năng phá hủy sinh kế của một phần mười dân số thế giới.

Mô hình thống kê với các kỹ thuật AI mới có tiềm năng lớn trong việc làm sáng tỏ các cơ chế ẩn đằng sau hành vi tập thể. Chúng cho phép mở rộng các nghiên cứu thực nghiệm có ích và đã dẫn đến sự phát triển của toán học mới và cải tiến các thuật toán mô phỏng số.

Phần còn lại của blog này sẽ nêu bật các nghiên cứu được thực hiện tại Khoa Hành vi tập thể Max Planck, có trụ sở tại Đại học Konstanz ở miền nam nước Đức. Họ hiện có ba phòng thí nghiệm do Iain Couzin, Giám đốc Sở, Damien Farine và Alex Jordan đứng đầu. Nhanh chóng cho danh tiếng của họ, Xã hội Max Planck có danh tiếng hàng đầu thế giới với 33 giải thưởng Nobel được trao cho các nhà khoa học của họ.

Tôi sẽ tập trung vào công việc của Tiến sĩ Iain Couzin và nhóm của ông nghiên cứu về các trường cá: Công việc của ông nhằm mục đích tiết lộ các nguyên tắc cơ bản làm cơ sở cho hành vi tập thể phát triển.

Trường học cá

Hệ thống hữu ích để học từ:

  • Họ phải giải quyết nhiều thách thức trong một môi trường không thể đoán trước.
  • Mỗi cá nhân lấy dữ liệu cảm giác và phản ứng trong các chuyển động cụ thể trùng khớp với dân số.

Động vật phối hợp chuyển động với nhau để tránh động vật ăn thịt như một đơn vị. Dự đoán là khó khăn cho hành vi tập thể vì có nhiều tài sản mới nổi. Một số hoặc hầu hết có thể là thuộc tính bất ngờ từ các thành phần riêng lẻ. Đây là lý do tại sao các trường cá, một tổ chức đơn giản, vẫn còn rất bí ẩn đối với chúng tôi.

Những quy tắc nào họ sử dụng để dịch tín hiệu cảm giác?

Thử thách và thiết lập phòng thí nghiệm

Nó trở nên khá khó khăn khi cố gắng theo dõi cá di chuyển với phân số của một giây! Công nghệ hiện đại cho phép họ có camera tốc độ khung hình rất cao để theo dõi từng chuyển động riêng lẻ hàng trăm lần mỗi giây.

Nó được tiến hành trong một bể lớn trong nhà đầy cá. Họ đã sử dụng bốn máy ảnh gắn trên mái nhà được đồng bộ hóa thời gian với nhau, và sau đó đồ họa ghép các luồng vào một cái nhìn lớn của xe tăng.

Mục tiêu là sử dụng các kỹ thuật toán học và tính toán để tìm ra cách các cá nhân tiếp nhận thông tin cảm giác phức tạp và biến nó thành chuyển động trong các phân số của một giây.

Thông tin chi tiết phòng thí nghiệm

Lần đầu tiên chứng minh và tiết lộ về cách thức các hành vi tập thể mới nổi lên phát sinh từ sự tương tác của các tác nhân riêng lẻ Chuyển động trong một hệ thống. Qua hàng trăm thử nghiệm được đưa ra cho cá từ chín gia đình, nhóm nghiên cứu của Tiến sĩ Couzin đã chứng minh rằng các quyết định thoát cá được điều chỉnh bởi một bộ quy tắc ra quyết định được bảo tồn.

Hành vi của một cá nhân ảnh hưởng đến hành vi của nhóm như thế nào?

Thu thập và kiểm tra dữ liệu trong thế giới thực

Nghiên cứu diễn ra ở biển đỏ, đặc biệt là rất tệ hại.

Các nhóm gồm 3 cá nhân4 lên đến 20 trận30 vì việc theo dõi dữ liệu với động vật hoang dã rất khó khăn và việc thêm hành vi tập thể làm tăng thêm sự phức tạp. Các nhóm nhỏ hơn cho phép chi tiết hơn và trực quan hóa.

Ba máy ảnh được thiết lập xung quanh đầu san hô nơi sinh sống của chúng. Các máy ảnh quay 120fps vì cá có thể quay trở lại san hô trong vòng 5 đến 6 khung hình.

  • Sau đó, các đặc điểm cho từng cá được áp dụng, như dù là đực hay cái, nhỏ hay lớn, trội hay phụ thuộc

Làm thế nào những đặc điểm đó có thể ảnh hưởng đến hành vi của nhóm khi phản ứng với kích thích?

  1. Một Ipad nhấp nháy (kích thích)
  2. WHO phản ứng thứ nhất, thứ hai, thứ ba?
  3. WHO có quyền truy cập trực quan vào kích thích?
  4. WHO thấy những cá nhân nào khác (thông tin xã hội)?

Một khi công nghệ đã đủ tiến bộ, nhóm nghiên cứu nhằm mục đích nghiên cứu các nhóm gồm hàng trăm ngàn cá nhân này, đồng thời biết chính xác đó là cá nhân nào.

Cái nhìn sâu sắc trong thế giới thực

Nhìn vào tập thể động vật, sự thiếu hiểu biết và không hiểu biết thực sự là một điều rất tích cực. Theo một cách nào đó, các cá nhân không hiểu biết đã tìm cách dân chủ hóa hành vi của nhóm bằng cách ngăn chặn các cá nhân cực đoan có ảnh hưởng không tương xứng đến nhóm.

Thông tin sai

Phương tiện truyền thông, nơi thông tin tương tự được phát đến hàng triệu cá nhân.

  1. Về cơ bản làm xói mòn năng lực của trí tuệ tập thể, dựa vào việc không được nói những gì cần suy nghĩ mà dựa vào bằng chứng được tìm thấy bởi mỗi cá nhân để giải quyết vấn đề.
  2. Chúng tôi tìm thấy nhiều lần trong các nhóm động vật rằng chúng đã phát triển các chiến lược để tránh có thông tin tương quan quá mức.

Nhưng trong xã hội loài người, chúng ta có thể dựa quá nhiều vào thông tin không?

Công trình được trích dẫn