基于视觉注意运动的鱼类选择性决策与集体行为

集体运动是自然界中自组织现象的一个引人注目的例子。在决定相互作用的各种信息类型中，视觉信息起着至关重要的作用。最近的实验揭示，鱼类和昆虫等生物会选择性地利用部分而非全部视觉信息。本文以鱼类为研究对象，提出一个基于智能体的模型，其中注意力的方向由从邻近鱼类图像接收到的视觉刺激引导。当两到三条邻近鱼之间的距离增加时，我们的模型再现了鱼类选择性跟随特定个体的分支现象。此外，我们的模型还复现了智能体群体中集体运动的各种模式，如涡旋、极化鱼群、集群和转向。我们还讨论了视觉相互作用的拓扑性质，以及邻近鱼的位置分布和由它们诱导的成对及三体相互作用图。通过与现有实验结果的全面比较，我们阐明了视觉相互作用的作用以及需要通过其他形式相互作用来解决的问题。