Как искусственный интеллект и новые сенсорные инструменты меняют исследования коллективного поведения животных

Новости сегодня - Как искусственный интеллект и новые сенсорные инструменты меняют исследования коллективного поведения животных

В статье, опубликованной в журнале Journal of the Royal Society Interface, утверждается, что достижения в области искусственного интеллекта, сенсорных технологий и моделирования трансформируют изучение коллективного поведения животных, и их последствия выходят далеко за рамки биологии, от робототехники до динамики человеческих толп.

Отдельная муравьиная колония обладает лишь ограниченной информацией об окружающей среде. Однако колония муравьев способна надежно находить эффективные пути к пище, адаптироваться к препятствиям и реорганизовываться при изменении условий, решая задачи, с которыми ни одна отдельная особь не смогла бы справиться в одиночку.

Понимание того, как формируются подобные коллективные решения, является фундаментальным биологическим вопросом, но также и вопросом, имеющим широкое значение: те же принципы лежат в основе роевой робототехники, алгоритмов для сложной оптимизации и даже новых способов осмысления координации в человеческих толпах или клеточных системах.

Изучение коллективного поведения животных стало одним из самых захватывающих направлений, объединяющих биологию, физику, математику и искусственный интеллект, именно потому, что оно ставит вопрос о том, как может возникнуть скоординированное, адаптивное поведение без какого-либо лидера или централизованного управления.

В своей новой аналитической статье «Будущие практики междисциплинарных исследований коллективного поведения животных» Валентин Лешеваль и Павел Романчук утверждают, что текущие и будущие научные вопросы в этой области потребуют переосмысления междисциплинарности, тесной интеграции таких технологий, как автоматизированное отслеживание, искусственный интеллект и виртуальная реальность, с теоретическими основами, а также расширения спектра изучаемых систем.

Оба автора являются членами Центра передовых исследований в области науки об интеллекте (SCIoI) при Берлинском техническом университете, где интеллект изучается не только в индивидуальном мозге, но и как нечто, что может возникать в результате взаимодействия, от отдельных особей до групп животных и других коллективных систем в природе.

Почему это важно сейчас

Лешеваль и Романчук утверждают, что коллективное поведение животных вступает в новую фазу, обусловленную новыми технологиями, а также растущей значимостью этой области исследований далеко за пределами самих групп животных.

Исследования коллективного поведения давно вдохновлены идеей роевого интеллекта : когда множество особей объединяют свои локальные решения, группа в целом может решать проблемы, с которыми ни одна особь не смогла бы справиться в одиночку, например, муравьиная колония оптимизирует маршруты поиска пищи или распределяет рабочих особей между источниками пищи.

Эта концепция «суперорганизма» показывает, как сложные адаптивные решения могут возникать из простых взаимодействий. Но сегодня масштабы того, что могут наблюдать ученые, существенно меняются.

Автоматизированное отслеживание , видеосъемка с дронов, анализ на основе искусственного интеллекта и эксперименты в виртуальной реальности теперь позволяют исследователям следить за целыми группами животных с беспрецедентной детализацией, выявляя ранее невидимые закономерности. Однако следующие прорывы будут зависеть не только от более совершенных инструментов.

По мнению авторов, «многие сложные вопросы коллективного поведения можно решить только с помощью множества теоретических концепций и новых эмпирических подходов», что означает необходимость более глубокой междисциплинарности: общих концепций, сопоставимых моделей и общего языка, связывающего различные дисциплины.

От роев животных до инженерных систем

Социальное влияние этих идей также растет. Принципы коллективного поведения все чаще находят отражение в роевой робототехнике , и ожидается, что в течение следующего десятилетия появятся приложения, затрагивающие такие области, как мониторинг окружающей среды и сельское хозяйство, а также системы удаления микропластика и поисково-спасательные операции.

Аналогичные подходы используются для лучшего понимания коллективного движения клеток при раке, а также для проектирования зданий и выходов, улучшающих эвакуацию толпы. Таким образом, коллективное поведение становится не просто областью исследований животных, а более широкой концепцией для понимания координации, интеллекта и самоорганизации в живом и антропогенном мире.

Вероятно, грядущие годы будут определяться этим расширением, поскольку новые технологии открывают беспрецедентные возможности для изучения коллективной жизни, а междисциплинарный подход становится необходимым для ее осмысления.

Новости партнеров: