별들은 소용돌이 치는 소용돌이에서 하늘로 가져갑니다. 개미가 강을 좋아합니다. Stanford University의 물리학자인 Nicholas Ouellette는“그들은 스트레칭을하고 움직일 수 있지만 유동적 인 움직임으로 기대할 수있는 방식으로 응집력을 유지합니다. 그렇기 때문에 유체 역학의 언어로 집단 동물 행동에 대해 생각하거나 엔지니어가 재료를 분석 할 때 유기체 그룹을 분석하는 것은 그리 멀지 않습니다.
.이 접근법은 오늘 과학 발전 에 오늘 출판 된 논문에서 성과를 거두었습니다. Ouellette와 그의 동료들은 Flight Swarm의 역학을 분석하기 위해 Materials Science에서 영감을 얻은 전략을 사용했습니다. 그들은 곤충의 집단적 행동에서 속성을 식별하여 그룹이 변하기 쉬운 자연 환경에 직면하여 떨어지지 않도록 도울 수 있습니다.
.예를 들어, 수백 개의 물고기가 갑자기 한 번에 코스를 한 번에 바꾸는 이러한 집단적 행동은 연구자들이 여전히 열심히 풀려나려고 노력하고있는 미스터리입니다. 더 완전히 이해하기 위해 전문가들은 일반적으로 개인의 상호 작용을 연구하면서 간단한 규칙이 얼마나 특정한 규칙이 관찰 한 거시적 출현 효과로 이어질 수 있는지를 고정시키기를 희망합니다. 그러나 그것은 어려웠습니다.
따라서 Ouellette와 소수의 다른 과학자들은 다른 각도에서 문제를 해결했습니다. 개인을 무시하고 전체 시스템의 속성이 행동에 대해 공개 할 수있는 것에주의를 돌리는 것입니다.“원자가하는 일에 대해 알 필요없이 자료가 무엇인지 설명 할 수 있습니다.”라고 Ouellette는 말했습니다.
엔지니어가 재료를 테스트 할 때, 그들은 반응하는 방법을보기 위해 그것을 찌르고 자극합니다. 조지아 기술 연구소 (Georgia Institute of Technology)의 물리학자인 데이비드 후 (David Hu)는 화재 개미 연구에서 비슷한 일을했다. 두 표면 사이에서 압축 될 때 떼가 어떻게 반응했는지 측정함으로써 그와 그의 동료들은 개미 행동이 고체와 유체의 특성과 유사하다는 것을 발견했다. 다른 연구자들은 박테리아에서 유사한 물리적 특성을 연구했습니다.
그러나 날아 다니는 동물을 위해 그렇게하는 일을하면서, 그들이 떼를 떼지 않고 실험에서 통제하기 어려운 종종 손이 닿지 않는 것처럼 보였다. Ouellette는“실험실에 새 떼를 두지 않을 것입니다.
따라서 그는 짝짓기 시즌 동안 구름에 묶인 작은 곤충과 함께 남성 미드 게와 함께 일하기로 결정했습니다. 그들은 보통 나무 뿌리 나 작은 빗물 웅덩이이기 때문에 바닥에서 보이는 일부 물체 위로 그렇게합니다. 팀은 미드가 올라간 탱크 바닥에 약간의 검은 색 펠트를 배치하여 재현했습니다.
.연구원들이 펠트 패치를 진동하는 파도 패턴으로 움직 였을 때, 떼는 그와 함께 움직여 후가 그의 개미와 함께했던 방식으로 미드를 연구 할 수있었습니다. 특히, 그들은 펠트의 변화 위치에 반응하여 떼의 층이 어떻게 행동했는지 살펴 보았습니다. 바닥 근처의 미드는 펠트와 함께 단계적으로 움직였으며, 그와 마찬가지로 진동합니다. 그 미드는 그 아래의 느낌을 볼 수있었습니다. 그러나 더 높은 층의 미드는 아래 아래의 다른 곤충 만 볼 수 있고 뒤에 뒤틀리고 펠트와 진동을 줄일 수 있습니다. 지연은 펠트의 위치에 대한 정보의 물결이 떼를 통해 위로 움직여 점차 억압되고 있음을 보여 주었다.
이 정보의 물결의 특성을 측정하면 과학자들은이 연구에 관여하지 않은 HU는“땅콩 버터를 테스트하는 데 사용할 수있는 것과 같은 종류의 언어로 떼의 기계적 특성을보다 정확하게 조사 할 수있었습니다. 그들은 어떤면에서, 시스템은 봄처럼 탄력적으로 행동했으며, 다른 방식으로는 점성 액체처럼 행동하여 "점탄성"재료의 범주에 정사각형을 넣었다는 것을 발견했다.
.가장 흥미로운 점은 Swarm의 점도가 탄력성을 압도하여 Midges의 움직임에서 강한 감쇠 효과를 초래한다는 것입니다. Ouellette는“곤충이 상호 작용하는 방식은 모두가 함께 머무를 수있을뿐만 아니라 떼를 파괴 할 수있는 외부 섭동에 탄력성을 갖습니다”라고 Ouellette는 말했습니다. 감쇠 효과는 그룹을 더 안정적으로 만듭니다. 그는 여성들이 그것을 찾을 수 있도록 떼가 제자리에 머무르는 데 도움이 될 수 있습니다.
.이 경우 Hu는“댐핑이 실제 생물학적 관련성을 가지고 있음을 의미합니다.”
전문가들이 일반적으로 댐핑과 집단 행동에 대해 생각한 방식이 아닙니다. 이 시스템을 연구하는 과학자들은 일반적으로 신호 증폭에 중점을 둡니다. 신호 증폭에 중점을 둡니다.이 연구에 참여하지 않은 뉴저지 기술 연구소의 생물학자인 Simon Garnier는“소문처럼”조류 나 물고기 학교를 통해 정보의 흐름을 가속화한다고 말했다. 예를 들어 조류와 물고기는 포식자를 피해야하기 때문에 무리 나 학교의 모든 구성원이 허위 경보를 다루는 것을 의미하더라도 경고 표시에 대해 배우는 것이 유리합니다.
.실제로, 복잡성 연구자들은 종종 집단 행동이 그룹 전체에서 정보를 빠르게 전달할 수있는 방법을 보여 주었다. 댐핑은 일반적으로 단순히 증폭 효과의 균형을 맞추는 방법으로 간주되었습니다. Garnier는“시스템이 폭발하지 않도록해야했지만 자체적으로 연구 된 것은 아니었다”고 Garnier는 말했다.
물론, 집단 시스템은 신호를 증폭시키는 신호와 감쇠 소음 사이의 균형을 잡아야합니다. 개인은 오류가 발생하기 쉽기 때문에 그룹은 모든 작은 실수를 전파하기를 원하지 않지만 정보가 전혀 흐르지 않기를 원하지 않습니다. 집단적 행동을 모델링하는 산타페 연구소 (Santa Fe Institute)의 연구원 인 앨버트 카오 (Albert Kao)는“집단 시스템은 자연에서 직면 한 문제에 따라 해당 스펙트럼의 올바른 위치를 찾아야한다.
"필드가 증폭되는 신호에 초점을 맞추는 방법을 감안할 때, 그들은 소음을 감동시키는 데 도움이되는 사례를 제시한다"며 덧붙였다.
그러나 Garnier는 Ouellette의 추론 (Midge Swarm의 정보 댐핑이 목적을 달성하기 위해 진화했다고 경고합니다. "이 출현 속성이 미드가 적합한 가치가 있는지 말해주기 위해서는 어느 시점에서 개인을 연구하기 위해 돌아와야합니다."
.그럼에도 불구하고, Ouellette는 "이 집단 행동의 일반적인 패러다임은 적절한 최적화 된 환경 상호 작용이 무엇이든 맞춤화 될 수있는 모든 종류의 다양한 효과를 생성 할 수 있기를 희망합니다." 사실, 그는“우리는 그것이 아직 좋은 모든 것을 알지 못할 수도 있습니다.”
어느 날, 연구원들은 이러한 통찰력을 사용하여 드론 또는 로봇 떼의 행동을 조정하거나 소셜 네트워크를 통한 정보의 확산을 제어하기를 희망합니다. 그곳에 가려면 먼저이 거시적 견해와 전통적인 미세한 견해를 결합해야합니다.
Ouellette는“이 동물 시스템의 그룹 상태가 실제로 어떤지 이해함으로써 얻을 수있는 많은 일이 있습니다.”Ouellette는 말했습니다.
그것에 관해서는 Hu는“이것은 시작일뿐입니다.”
