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Mardi, Mars 19, 2024
Technologie scientifiqueDes physiciens confirment une hypothèse vieille de 50 ans sur le comportement égoïste

Des physiciens confirment une hypothèse vieille de 50 ans sur le comportement égoïste

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Les physiciens ont vérifié une hypothèse vieille de cinquante ans qui explique la formation de troupeaux à la suite d'un comportement égoïste.

«Étonnamment, lorsque des individus agissent pour des raisons purement égoïstes, cela peut conduire à une situation équitable au sein du groupe», explique le professeur de physique Clemens Bechinger. C'est ce qu'a démontré une étude récente de son équipe au Centre d'étude avancée du comportement collectif (CASCB) de l'Université Université de Constance, qui fait partie du Pôle d'Excellence.


Les chercheurs ont utilisé des simulations informatiques pour explorer comment les animaux du troupeau peuvent réduire leur risque de prédation. L'étude est basée sur l'idée suggérée par WD Hamilton en 1971, que les individus dans un troupeau se positionnent de manière à ce que leur propre risque de prédation soit réduit aux dépens de leurs voisins. Les résultats ont été publiés dans le Journal de la biologie théorique.

La raison pour laquelle de nombreux animaux s'organisent en troupeaux n'est pas nécessairement le résultat d'un comportement grégaire ou social. Les phoques en sont un exemple : à eux seuls, ils sont des proies faciles pour les orques ou les requins. Au lieu de cela, il est beaucoup plus sûr au sein d'un groupe, car alors le danger d'une attaque est réparti entre de nombreux individus. C'est le plus sûr au milieu du groupe où les animaux se rassemblent dans un très petit espace et une attaque là-bas est plus susceptible de cibler un voisin proche que soi-même. Au bord du groupe avec seulement quelques voisins, en revanche, le risque de prédation est considérablement plus important. Chaque animal essaie donc de se rendre à l'un des endroits convoités du milieu.

L'égoïsme conduit à une répartition équitable des risques

Avec l'aide de l'intelligence artificielle (apprentissage par renforcement), Clemens Bechinger et ses collègues ont étudié comment les individus doivent modifier leurs positions de manière optimale pour maintenir la distance entre eux et les autres aussi petite que possible, ce qui, à son tour, réduit leur propre risque d'être attaqué.


"Parce que cette stratégie augmente le risque pour les voisins, elle est clairement considérée comme une motivation égoïste", explique Veit-Lorenz Heute, qui travaille en tant que doctorant sur le projet. Tout comme Hamilton l'avait prédit, les physiciens ont observé que les individus qui s'étaient d'abord éparpillés formaient ensuite un troupeau dense, car cela diminue leur distance aux voisins et réduit ainsi le risque individuel d'être attaqué.

"Envisager l'apprentissage par renforcement pour les collectifs ouvre un éventail de nouvelles possibilités dans la compréhension du comportement animal", ajoute Iain Couzin, conférencier du CASCB et professeur de biodiversité et de comportement collectif à l'Université de Constance. "Cela fournit une manière élégante de se demander comment des comportements adaptatifs peuvent émerger dans le contexte social complexe caractéristique des troupeaux et des essaims."

Les chercheurs ont toutefois été surpris de voir ce qui s'est passé après la formation du troupeau.

Leurs simulations montrent que le risque de prédation moyen dans le temps est exactement le même pour tous les individus. De toute évidence, les membres au centre du troupeau ne sont pas en mesure de défendre des positions aussi avantageuses alors que d'autres animaux poussent vers cet endroit convoité.


"C'est le résultat de la forte dynamique au sein du groupe qui rend impossible pour les individus de maintenir des positions optimales spécifiques", explique Samuel Monter, également impliqué dans l'étude. Une autre observation intéressante est qu'à la suite de cette compétition permanente pour les meilleures positions, le groupe commence à tourner autour de son centre de gravité, semblable à ce que l'on observe dans de nombreux troupeaux d'animaux.

"Notre étude montre que la formation de groupes ne résulte pas nécessairement de leurs comportements grégaires mais peut aussi s'expliquer par les motivations entièrement égoïstes des individus pour obtenir un avantage au détriment des autres", conclut Bechinger. « Non seulement notre étude aide à comprendre les comportements collectifs dans les systèmes vivants, mais les résultats peuvent également être utiles dans le contexte de la recherche de stratégies optimales sur la façon dont les dispositifs robotiques autonomes doivent être programmés pour maîtriser les tâches collectives.

"Nous observons depuis longtemps des tourbillons dans des groupes d'animaux et ce travail donne un aperçu de la raison pour laquelle cela peut être le cas", ajoute Iain Couzin. "Si chaque individu agit pour réduire les risques, en s'approchant des autres, mais est également pénalisé pour les collisions, des tourbillons rotatifs, comme on le voit dans les bancs de poissons et même certains animaux de berger, émergent naturellement."

Référence : "Dynamique et partage des risques dans des groupes d'individus égoïstes" par Samuel Monter, Veit-Lorenz Heuthe, Emanuele Panizon et Clemens Bechinger, 2 février 2023, Journal de la biologie théorique.
DOI : 10.1016/j.jtbi.2023.111433


L'étude a été financée par le pôle d'excellence "Centre d'étude avancée du comportement collectif".

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