ИИ помог ученым из «Сколтеха» объяснить загадочное кружение животных
Кружение — таинственное коллективное поведение. Оно наблюдается у многих животных (насекомых, птиц, рыб и даже некоторых млекопитающих, например оленей): они согласованно движутся вокруг центра группы. Биологическая функция столь причудливого поведения до сих пор ставила в тупик биологов.
Коллектив ученых из «Сколтеха» объяснил кружение при помощи методов искусственного интеллекта (ИИ), сообщили в пресс-службе университета. Исследование опубликовано в Scientific Reports.
Модель ученых формулируется в терминах обучения с подкреплением. Животные обучаются коллективному кружению методом проб и ошибок. Чтобы это произошло, необходимо наличие правил и естественных ограничений. В данном случае — необходимость оставаться в заданных пределах от центра группы и от соседей. Исследователи смоделировали такие условия. Предъявленные требования поразительным образом привели к самопроизвольному кружению.
Кружение оказалось весьма полезным для выживания: по подсчетам исследователей, обученный такому поведению коллектив в сотни раз устойчивее к пагубным возмущениям среды. Это может быть, например, ветер или подводные потоки. Другое применение ИИ в похожем контексте — группировка животных. Животные часто образуют стаи или стада.
Компьютерная модель показала: если животные перемещаются совместно с оптимальным расположением относительно друг друга, они тем самым минимизируют затраты энергии. Животные находят оптимальную для передвижения конфигурацию, позволяющую сохранять силы: вдвоем они выстраиваются в линию, втроем — в треугольник, вчетвером — в ромб. Хотя в природе присутствуют и другие факторы, определяющие структуру стаи, например защита от хищников, положение вожака и проч., полученные результаты наглядно демонстрируют широкую применимость метода и его надежность.
«Хотя я понимаю, что все строится из простых "математических кирпичиков", я не перестаю удивляться возможностям методов ИИ», — говорит главный автор исследования профессор Николай Бриллиантов.
