Физики подтвердили гипотезу пятидесятилетней давности, объясняющую образование стад в результате эгоистичного поведения.
«Удивительно, но когда люди действуют из чисто эгоистичных побуждений, это может привести к справедливой ситуации внутри группы», — говорит профессор физики Клеменс Бехингер. Это было продемонстрировано в недавнем исследовании его группы в Центре перспективных исследований коллективного поведения (CASCB) в Университет Констанц, который является частью Cluster of Excellence.
Исследователи использовали компьютерное моделирование, чтобы изучить, как стадные животные могут снизить риск хищничества. Исследование основано на идее, предложенной У. Д. Гамильтоном в 1971 году, о том, что особи в стаде располагаются так, что их собственный риск хищничества снижается за счет их соседей. Результаты были опубликованы в Журнал теоретической биологии.
Причина, по которой многие животные объединяются в стада, не обязательно является результатом стадности или социального поведения. Одним из примеров являются тюлени: сами по себе они являются легкой добычей для косаток или акул. Наоборот, в группе намного безопаснее, потому что тогда опасность нападения распространяется на многих людей. Наиболее безопасно находиться в середине группы, где животные толпятся вместе на очень маленьком пространстве, и атака там с большей вероятностью будет направлена на ближайшего соседа, чем на вас. С другой стороны, на краю группы с несколькими соседями риск хищничества значительно выше. Таким образом, каждое животное пытается попасть в одно из заветных мест посередине.
Эгоизм ведет к справедливому распределению риска
С помощью искусственного интеллекта (обучение с подкреплением) Клеменс Бехингер и его коллеги изучили, как люди должны оптимально менять свое положение, чтобы расстояние между собой и другими было как можно меньше, что, в свою очередь, снижает их собственный риск подвергнуться нападению.
«Поскольку эта стратегия увеличивает риск для соседей, ее явно считают эгоистичной мотивацией», — говорит Вейт-Лоренц Хойте, работающая над проектом докторантом. Как и предсказывал Гамильтон, физики заметили, что особи, которые сначала были рассредоточены, затем образовывали плотное стадо, потому что это уменьшает их расстояние до соседей и, таким образом, снижает индивидуальный риск нападения.
«Обучение с подкреплением для коллективов открывает ряд новых возможностей для понимания поведения животных», — добавляет Иэн Кузин, спикер CASCB и профессор биоразнообразия и коллективного поведения в Университете Констанца. «Это элегантный способ задать вопрос, как адаптивное поведение может проявляться в сложном социальном контексте, характерном для стай и роев».
Однако исследователи были удивлены, увидев, что произошло после того, как стадо сформировалось.
Их моделирование показывает, что усредненный по времени риск хищничества абсолютно одинаков для всех особей. Очевидно, что члены, находящиеся в центре стада, не в состоянии защищать такие выгодные позиции, поскольку другие животные стремятся к этому заветному месту.
«Это результат высокой динамики внутри группы, из-за которой отдельные люди не могут сохранять определенные оптимальные позиции», — говорит Сэмюэл Монтер, который также участвует в исследовании. Еще одно интересное наблюдение заключается в том, что в результате этого постоянного соперничества за лучшие места группа начинает вращаться вокруг своего гравитационного центра, подобно тому, что наблюдается во многих стадах животных.
«Наше исследование показывает, что формирование групп не обязательно является результатом их стадного поведения, но также может быть объяснено полностью эгоистичными мотивами людей, стремящихся получить преимущество за счет других», — заключает Бехингер. «Наше исследование не только помогает понять коллективное поведение в живых системах, но и результаты могут быть полезны в контексте поиска оптимальных стратегий программирования автономных роботов для решения коллективных задач».
«Мы давно наблюдаем вихри в группах животных, и эта работа дает представление о том, почему это может быть так», — добавляет Иэн Кузин. «Если каждый человек действует, чтобы снизить риск, приближаясь к другим, но также наказывается за столкновения, естественным образом возникают вращающиеся водовороты, как мы видим в косяках рыб и даже у некоторых пастушьих животных».
Ссылка: «Динамика и распределение риска в группах эгоистичных людей», авторы Самюэль Монтер, Вейт-Лоренц Хойте, Эмануэле Панизон и Клеменс Бехингер, 2 февраля 2023 г., Журнал теоретической биологии.
DOI: 10.1016/j.jtbi.2023.111433
Исследование финансировалось Кластером передового опыта «Центр перспективных исследований коллективного поведения».
