捕食者-猎物生存压力足以演化出集群行为
种群与进化
2023-08-25 v1 多智能体系统
神经与进化计算
机器人学
生物物理
摘要
理解全局集体行为中局部相互作用如何产生，在生物学和物理学研究中都极为重要。传统的基于智能体的模型往往依赖静态规则，无法捕捉生物世界的动态策略。强化学习已被提出作为一种解决方案，但以往大多数方法采用手工设计的奖励函数，这些函数隐含或明确地鼓励集群行为的涌现。在本研究中，我们提出了一种基于混合合作-竞争多智能体强化学习的最小化捕食者-猎物协同演化框架，并采用仅基于基本生存压力的奖励函数，即猎物被捕食者捕获时获得 的奖励，而捕食者获得 的奖励。令人惊讶的是，我们对该方法的分析揭示了猎物和捕食者涌现行为的意外丰富多样性，包括猎物的聚群和漩涡行为，以及捕食者的分散策略、混淆和边缘捕食现象。总体而言，我们的研究为生物体的集体行为提供了新见解，并凸显了在集群机器人中的应用潜力。
引用
@article{arxiv.2308.12624,
title = {Predator-prey survival pressure is sufficient to evolve swarming behaviors},
author = {Jianan Li and Liang Li and Shiyu Zhao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2308.12624},
year = {2023}
}