抛开自我记忆，融入群体意识 | PRL 论文推荐

没有记忆的移动个体仅根据瞬时的视觉线索集合成复杂的群体，这项结果有望用以研究和解释动物群体的集群模式。

来源 Phys. Rev. Lett.

翻译 韩宇

审校 访冬

鱼群中的每条鱼为何能够对外界信号做出迅速而一致的反应，鸟群中的每只鸟如何在密集的群体中快速调整自己的位置和姿态，菌群中的个体怎样统一“步调”保证群体的定向移动？研究者对这些自然现象颇有兴趣，使用各种模型来解释这些集群模式的出现和成因。

大多数模型假设速度调整机制（velocity alignment mechanism）是群体意识形成的主导因素，这就需要每个个体通过记忆来估计相邻个体的移动方向。

但最新研究提出了一种仅仅依据瞬时的视觉信息就可实现许多群体移动特征的模型。在这种模型下，集群所需的要素比之前预想的要少，这可以帮助研究者简化模拟自然群体机器的设计方案。

该模型由法国 Côte d’Azur 大学的 Lucas Barberis 和 Fernando Peruani 建立，他们假设每个个体的移动受相邻个体位置的影响，而不是速度。该模型的建立有两个前提：一是，个体会被其视野范围（vision cone）内的其他个体吸引；二是，只有感知范围内存在其他个体时，视觉吸引才会启动，而远处的个体将被忽略。

研究者表示，他们的模型可以预测多种已知集群阶段的形成。

阶段（i），气团（gas phase）：空间中的个体无序而均匀分布。

阶段（ii），聚合（aggregate phase）：个体自发形成各种复杂的集群，比如团状，环形或磨盘状。

阶段（iii），蠕虫（worm phase）：活跃个体同方向地排成单列纵队，结构似蠕虫。

阶段（iiii），向列（nematic phase）：多个规模较小的向列群经复杂的瞬变扩大并相互连接，形成一个或多个群，整体趋于稳定且具有单一朝向。

动物群体的导航策略似乎都可以从这项成果中找到答案。比如，磨盘状的鱼群，羊群的行列前进，人群和蚂蚁的向列群现象。这些群体行为不需要个体的记忆，仅仅感知视野范围内相邻个体的瞬时位置即可，形成高度一致的群体意识。

【文章来源】http://physics.aps.org/synopsis-for/10.1103/PhysRevLett.117.248001

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