Как эгоизм может привести к справедливости: Динамика и распределение риска в группах эгоистичных особей
Исследование, опубликованное в Journal of Theoretical Biology, с помощью компьютерного моделирования показало, как стадные животные могут снизить риск хищничества. Работа основана на идее У.Д. Гамильтона (1971 г.) о том, что особи в стаде располагаются так, чтобы снизить собственный риск за счёт соседей.
«Удивительно, но когда индивиды действуют из чисто эгоистичных побуждений, это может привести к справедливой ситуации внутри группы», — говорит профессор физики Клеменс Бечингер.
Образование стад у животных не обязательно результат социального поведения. Например, тюленям безопаснее в группе, так как опасность атаки распределяется между многими особями.
Безопаснее всего в центре группы, где животные скучены на малом пространстве, и атака с большей вероятностью нацелится на соседа. На краю группы, где соседей мало, риск значительно выше. Поэтому каждая особь стремится занять вожделенное место в центре.
Эгоизм ведёт к справедливому распределению риска
С помощью искусственного интеллекта (обучение с подкреплением) учёные изучили, как особи должны оптимально менять позиции, чтобы минимизировать расстояние до других, что снижает их собственный риск быть атакованными.
«Поскольку эта стратегия увеличивает риск для соседей, это явно эгоистичная мотивация», — отмечает аспирант Вейт-Лоренц Хойте. Как и предсказывал Гамильтон, физики наблюдали, как изначально разрозненные особи формируют плотное стадо, чтобы уменьшить расстояние до соседей и снизить индивидуальный риск.
«Рассмотрение обучения с подкреплением для коллективов открывает новые возможности в понимании поведения животных», — добавляет профессор Иэн Кузин.
Однако учёные были удивлены тем, что произошло после формирования стада.
Их симуляции показывают, что усреднённый по времени риск хищничества точно одинаков для всех особей. Очевидно, особи в центре не могут удержать такие выгодные позиции, так как другие животные толкаются к этому желанному месту.
«Это результат высокой динамики внутри группы, которая не позволяет особям сохранять определённые оптимальные позиции», — говорит Сэмюэль Монтер. Ещё одно интересное наблюдение: в результате постоянной конкуренции за лучшие места группа начинает вращаться вокруг своего центра тяжести, подобно тому, что наблюдается во многих стадах животных.
«Наше исследование показывает, что формирование групп не обязательно является результатом стадного поведения, но также может быть объяснено совершенно эгоистичными мотивами особей получить преимущество за счёт других», — заключает Бечингер. Эта работа не только помогает понять коллективное поведение в живых системах, но и может быть полезна для программирования оптимальных стратегий автономных роботизированных устройств для выполнения коллективных задач.
«Мы давно наблюдаем вихри в группах животных, и эта работа даёт понимание, почему это может происходить», — добавляет Иэн Кузин. «Если каждая особь действует, чтобы снизить риск, сближаясь с другими, но также штрафуется за столкновения, естественным образом возникают вращающиеся водовороты, как мы видим в косяках рыб и даже у некоторых стадных животных».