集体动物运动过程中的动力学耦合
定量方法
2013-11-07 v1
摘要
测量运动动物群体内的信息流最近已成为一个备受关注的课题，且已明确驱动集体运动的个体可能随时间变化，并且这些个体未必总是从前方引领。然而，在实证研究和理论模型层面，尚缺乏量化特定个体对其他群体成员行为的影响以及运动群体中信息流方向的方法。利用高时空分辨率的觅食狐獴（Suricata suricatta）GPS 轨迹，我们提供了一个信息论框架，以识别独立于相对空间位置的动物间的动力学耦合。基于此识别，我们将个体指定为驱动者或响应者，并与基于相对空间位置的指定进行了比较。我们发现，耦合不仅发生在从前部个体到后部个体之间，反之亦然，而且耦合方向是相对位置的非线性函数。这为以下两点提供了证据：(i) 耦合强度的间歇性波动，以及 (ii) 觅食狐獴对内部耦合方向的交替。我们引入的框架允许详细描述运动动物群体内所有个体对之间相互影响的动力学模式。我们认为，将信息论视角应用于动物群体协调现象的研究，最终将有助于理解集体行为中的因果关系。
引用
@article{arxiv.1311.1417,
title = {Dynamical coupling during collective animal motion},
author = {Thomas O. Richardson and Nicolas Perony and Claudio J. Tessone and Christophe A. H. Bousquet and Marta B. Manser and Frank Schweitzer},
journal= {arXiv preprint arXiv:1311.1417},
year = {2013}
}
备注
20 pages, 4 figures. Supplemental information: 16 pages, 9 figures. This manuscript was originally submitted to PNAS on June 5, 2013