小规模社会系统中临界行为的控制

在过去十年中，用于进行大量细粒度测量的新技术导致了令人惊讶的发现，即许多生物系统处于临界点附近。这些系统可能更具适应性，因为对组分行为的微小改变可诱导聚合结构与功能的宏观变化。解释临界性仍是一项挑战，因为对扰动的敏感性暗示缺乏鲁棒性。此外，扰动引起的变化可能不是适应性的。使问题进一步复杂化的是，临界现象可能源于历史依赖的随机过程。在区分这些关于临界性的冲突观点中，一个核心问题是临界性可在多大程度上由系统组分控制。我们利用来自动物社会模型系统（Macaca nemestrina，n=48）的冲突动态和争斗规模数据来解决临界性的控制问题。该系统本质上是有限的，因此我们使用费雪信息和一种不稳定性度量以信息论术语将临界性操作化。我们利用基于经验的均衡（最大熵）和动态（分支过程）模型分析猴子加入争斗行为的临界性。我们发现（1）这种异质的、社会组织的系统，如同同质的空间系统（鸟群和鱼群），处于临界点附近；（2）个体对系统临界程度所做的贡献可以被量化且各不相同；（3）距临界点的距离（DFC）可通过作用于这种异质性的生物学上合理的机制来控制。这些机制包括第三方 policing，它抑制了对DFC影响最大的个体的争斗参与。DFC的控制使生物系统能够平衡鲁棒性与快速变化需求之间的权衡。