Kolektívne správanie Smerom k AI

Lov na nahliadnutie

Kolektívne správanie možno vidieť všade okolo nás. Skutočne definuje modely kolektívneho správania je, že neexistuje žiadny globálny orchestrátor, ktorý by usmerňoval akúkoľvek moc, ale skôr veľa individuálnych agentov, ktorí navzájom komunikujú alebo interagujú navzájom, čo im umožňuje synchronizáciu alebo koordináciu s populáciou.

Kolektívne správanie sa môže začať modelovať v dvoch režimoch: Lagrangiánsky alebo Euleriánsky. Pre lagrangovský model je stratégia modelovania individuálne založená, pričom pohyby každého jednotlivca sú simulované na základe jednoduchých pravidiel pre ich interakcie: podmienok vzdialeností medzi členmi skupiny. To potom umožňuje pozorovať vznikajúce kolektívne pohyby. Minulý výskum migrácie a pohybu rýb zameraný na geneticky fixné vzorce bol touto formou modelovania výrazne ovplyvnený. Takmer každé prostredie na Zemi má obyvateľov, ktorí sa veľmi spoliehajú na svoje fyzické prostredie; prostredia, ktoré podliehajú rôznym stupňom zmien a dôrazne uprednostňujú jednotlivcov, ktorí sú schopní sa učiť.

Eulerovský modelovací prístup pre agregáciu kombinovaný s projektívnou simuláciou (predchádzajúci príspevok v blogu je o tom) sa použil na štúdium pohybov svätojánskeho chleba. Toto bolo primárne zamerané na vývoj hustoty zvierat pomocou rovníc podobných štatistickej mechanike alebo dynamike tekutín. Výsledky štúdie o kobylkách ukázali, že „osamelý stav kobyliek sa stal nestabilným, keď hustota obyvateľstva dosiahla kritickú hodnotu.“ To môže byť veľmi užitočné na pochopenie toho, ako zaobchádzať s inváznymi druhmi, ako sú invázie hmyzu.

Ale prečo?

„Pochopenie toho, ako sociálny vplyv formuje biologické procesy, je ústrednou výzvou, ktorá je nevyhnutná na dosiahnutie pokroku v rôznych oblastiach, od organizácie a vývoja koordinovanej kolektívnej činnosti medzi bunkami alebo zvieratami, až po dynamiku výmeny informácií v ľudských spoločnostiach.“

„Počas rán má púštne svätojánske mäso potenciál poškodiť živobytie jednej desatiny svetovej populácie.“ (Organizácia OSN pre výživu a poľnohospodárstvo)

Štatistické modelovanie s novými technikami umelej inteligencie má veľký potenciál pri osvetľovaní skrytých mechanizmov kolektívneho správania. Umožňujú rozšírenie empirických štúdií, ktoré pomáhajú a viedli k vývoju novej matematiky a vylepšenia numerických simulačných algoritmov.

Zvyšok tohto blogu upozorní na výskum uskutočnený na Katedre kolektívneho správania Maxa Plancka so sídlom na Univerzite v Konstanzi v južnom Nemecku. V súčasnosti majú tri laboratóriá pod vedením Iaina Couzina, riaditeľa odboru, Damiena Farina a Alexa Jordana. „The Max Planck Society má poprednú svetovú reputáciu vďaka 33 Nobelovým cenám udeleným ich vedcom.“

Zameriam sa na prácu Dr. Iaina Couzina a výskum jeho tímu na rybárskych školách: „Cieľom jeho práce je odhaliť základné princípy, na ktorých je založené vyvíjané kolektívne správanie.“

Škola rýb

Užitočný systém na štúdium od:

  • Musia vyriešiť veľa problémov v nepredvídateľnom prostredí.
  • Každý jednotlivec prijíma senzorické údaje a reaguje najmä na pohyby, ktoré sa zhodujú s populáciou.

Zvieratá koordinujú pohyb spoločne, aby sa vyhli predátorom ako jednotke. Prognózy sú pre kolektívne správanie ťažké, pretože existuje veľa nových vlastností. Niektoré alebo väčšina z nich môžu byť neočakávané vlastnosti jednotlivých komponentov. Preto je pre nás rybárska škola, jednoduchá organizácia, stále tak záhadná.

Aké pravidlá používajú na preklad zmyslových podnetov?

Výzvy a nastavenie laboratória

Keď sa snažíte sledovať ryby, ktoré sa pohybujú po zlomkoch sekundy, je to dosť ťažké! Moderná technológia im umožnila pomocou kamier s veľmi vysokou snímkovou frekvenciou sledovať pohyb jednotlivca stokrát za sekundu.

Bola vykonaná vo veľkej vnútornej nádrži plnej rýb. Používali štyri kamery namontované na streche, ktoré boli časovo synchronizované, a potom graficky spojili potoky do jedného veľkého pohľadu na nádrž.

Cieľom bolo použiť matematické a výpočtové techniky na zistenie, ako jednotlivci prijímajú komplexné senzorické informácie a transformovať ich na pohyb v zlomkoch sekundy.

Štatistika laboratória

Kvantitatívne dokazuje a odhaľuje prvýkrát, ako vznikajúce kolektívne správanie vyplýva z interakcií pohybov jednotlivých agentov v systéme. Prostredníctvom stoviek pokusov, ktoré sa venovali rybám z deviatich rodín, dokázal tím Dr. Couzina preukázať, že rozhodnutia o úteku rýb sa riadia konzervatívnym súborom pravidiel rozhodovania.

Ako ovplyvňuje správanie jednotlivca správanie skupiny?

Zber a testovanie údajov v reálnom svete

Štúdia sa uskutočnila v Červenom mori, osobitne pri pohľade na samého seba.

Skupiny 3–4 jednotlivcov do 20–30 rokov, pretože sledovanie údajov u voľne žijúcich zvierat je ťažké a pridanie kolektívneho správania zvyšuje zložitosť. Menšie skupiny umožňujú lepšie detaily a vizualizácie.

Okolo koralovej hlavy boli umiestnené tri kamery, v ktorých žijú samy seba. Kamery strieľali rýchlosťou 120 snímok za sekundu, pretože ryby sa všetky môžu dostať späť do koralov v rámci 5 až 6 snímok.

  • Potom sa na každú jednotlivú rybu aplikovali charakteristiky, napríklad či už ide o samce alebo samice, malé alebo veľké, dominantné alebo podriadené ...

Ako môžu tieto vlastnosti ovplyvniť správanie skupiny pri reakcii na stimul?

  1. Ipad, ktorý bliká (stimul)
  2. KTO reaguje prvý, druhý, tretí?
  3. KTO má vizuálny prístup k podnetom?
  4. KTO vidí, ktoré ďalšie osoby (sociálne informácie)?

Akonáhle táto technológia dostatočne pokročila, cieľom tímu je študovať skupiny stoviek tisícov týchto jednotlivcov a zároveň presne vedieť, ktorý jednotlivec je ktorý.

Náhľad v reálnom svete

Pri pohľade na zvieracie kolektívy je ignorancia a neinformovanosť skutočne pozitívnou vecou. Neinformovaní jednotlivci sa určitým spôsobom podarilo demokratizovať správanie skupiny tým, že zabránili extrémistickým jednotlivcom mať neprimeraný vplyv na skupinu.

dezinformácie

Médiá, kde sa rovnaké informácie vysielajú miliónom jednotlivcov.

  1. V zásade narúša schopnosť kolektívnej inteligencie, ktorá sa pri riešení problému spolieha na to, že mu nebude povedané, čo si má myslieť, ale skôr na dôkazoch, ktoré nájde každý jednotlivec.
  2. V skupinách zvierat znova a znova zisťujeme, že vyvinuli stratégie, aby sa vyhli prílišnej korelácii informácií.

Ale v ľudskej spoločnosti sa možno príliš spoliehame na informácie?

Citované práce