Оптимальное принятие решений в стае рыб использует гибкую систему на основе распределения ролей

Теоретическая биология утверждает, что в стае птиц или косяке рыб, демонстрирующих коллективное поведение, нахождение в состоянии критичности (т.е. "гибкой системы", способной изменчиво реагировать на среду) имеет решающее значение для гибкого и быстрого принятия решений. Однако причина, по которой такая критичность относительно легко достигается в группах животных, не была выяснена.

Используя теорию интегрированной информации, исследователи из Университета Цукубы изучили гетерогенную критичность в косяке из 10 рыб Plecoglossus altivelis (Аю). Они обнаружили, что распределение ролей между подгруппами со сверхкритичностью и подкритичностью приводит к состоянию гетерогенной критичности для всей группы легче, чем предсказывают теоретические модели.

В этом исследовании, опубликованном в Scientific Reports, учёные количественно оценили степень критичности и присвоили это значение всем подмножествам рыб. Они обнаружили, что распределение степени критичности внутри группы было неравномерным. Однако усреднение по этому распределению подтвердило традиционный статус критичности группы в целом.

Эти результаты показывают, что "гибкая система", ведущая к принятию решений, включает распределение ролей между особями, которые чрезмерно реагируют на окружающие стимулы (подгруппы сверхкритичности), и теми, кто менее отзывчив (подгруппы подкритичности). Такое распределение ролей приводит к групповым критическим состояниям гораздо быстрее, чем предсказывают теоретические модели. Эта информационная структура не наблюдалась в нескольких теоретически построенных моделях.

Исследователи также наблюдали, что подгруппы подкритичности функционируют как хабы в коммуникации информации для всей группы. Таким образом, варианты выбора всей группы сокращаются, а принятие решений подгруппами сверхкритичности плавно интегрируется.

Эти выводы указывают, что критические состояния в группах животных состоят из гетерогенных структур, а распределение ролей между особями критически важно для общего оптимизированного принятия решений.