社会相互作用主导速度控制，驱动自然鸟群趋向临界态
生物物理
2015-06-16 v1 统计力学
种群与进化
摘要
鸟群展现出显著的协调性和集体响应能力。这不仅体现在成千上万的个体平均以相同方向和速度飞行，还体现在围绕平均速度的涨落在长距离上也是相关的。特别是针对椋鸟群的定量测量表明，这些涨落是无标度的，其有效关联长度与鸟群的线性尺寸成正比。在此，我们构建了鸟群中速度联合分布的模型，重现了个体与其邻居之间观测到的局部相关性以及个体间飞行速度的方差，同时在其他方面尽可能减少结构。这些最小结构化或最大熵模型对相关性在整个鸟群中的传播提供了无量化的、无参数的预测，且与数据吻合极好。这些模型在数学上等同于描述磁体有序化的统计物理模型，而无标度相关性的正确预测源于其参数——完全由数据确定——处于临界区。从生物学角度看，临界性使鸟群能够在有限的速度涨落下实现长距离的最大化关联。
引用
@article{arxiv.1307.5563,
title = {Social interactions dominate speed control in driving natural flocks toward criticality},
author = {William Bialek and Andrea Cavagna and Irene Giardina and Thierry Mora and Oliver Pohl and Edmondo Silvestri and Massimiliano Viale and Aleksandra Walczak},
journal= {arXiv preprint arXiv:1307.5563},
year = {2015}
}