Nature Physics 速递：鱼群的临界自组织

关键词：群体行为，临界点，自组织，多主体建模

论文题目：Fish shoals resemble a stochastic excitable system driven by environmental perturbations论文来源：Nature Physics论文链接：https://www.nature.com/articles/s41567-022-01916-1

动物群体可以进行高度协调的集体行为，通过促进社会信息交换和保护个体免受捕食者的侵害，为参与其中的个体带来利益。当群体在两种结构和功能不同的状态之间的临界点上运作时，其中一些特征可能会出现，从而导致对外部刺激的最大响应和信息的有效传播。有人提出，动物群体构成了临界状态下自组织系统的例子；然而，这一假设缺乏直接经验证据——尤其是在野外的证据。

近日发表于 Nature Physics 的文章展示了由数千条淡水鱼类在面临高捕食风险时产生的高度显著、重复和有节奏的集体潜水瀑布，类似于由环境扰动驱动的随机可激发系统。结合该系统多主体模型的结果，这些鱼群可能处于个体潜水活动高和整体潜水活动低之间的临界点。研究说明，位于临界点的最佳拟合模型允许关于外部扰动（如捕食者攻击）的信息在鱼群中最有效地传播。研究结果表明，在大型动物群体中，临界性可能是分布式信息处理的可信原则。

图1 表面波活动的经验数据分析。

图2 表面活动的计算模型。

图3 临界状态下的信息传播。

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