边际速度约束解决自然鸟群中关联与控制之间的冲突

自然鸟群中个体鸟的速度波动是温和的，这是由于飞行的空气动力学与生物力学约束。然而此类波动的空间关联是无标度的，即其范围与整个群体一样宽，这一性质与系统集体响应外部扰动的能力相关。无标度关联与温和波动对控制每个个体速度的机制设置了相互冲突的约束，因为增强关联的因素会放大波动，反之亦然。在此，利用统计场论方法，我们提出一种边际速度约束，它忽略偏离自然参考值的小偏差，同时猛烈抑制较大的速度波动，能够调和无标度关联与生物学上可接受的群体速度。我们通过将理论预测与涵盖前所未有的超过两个数量级群体规模的椋鸟群野外实验数据进行比较，验证了我们的理论预测。