Kolektyvinio sprendimo priėmimas, žvalgybos bičiuliai įtikina oponentus tylėti • Aleksandras Markovas • Mokslinės naujienos apie "Elementus" • Etologija, biologija, neurobiologija, entomologija

Kolektyvinio sprendimo priėmimas, žvalgybos bitės įtikina oponentus tylėti

Bitus laukia žvalgytojai, norėdami išsirinkti vietą, kur apsistoti. Nuotraukos iš www.texasento.net

Smegenų nervų tinklų ir socialinių gyvūnų grupių sprendimų priėmimo mechanizmai daugeliu atžvilgių yra panašūs. Abiem atvejais įvyksta kažkas kaip "balsavimas", kurio rezultatas priklauso nuo jėgų pusiausvyros tarp įdomių objektų grupių (neuronų ar individų), kurie gauna skirtingą informaciją iš aplinkos ir balsuoja už vieną iš kelių galimų sprendimų. Amerikos ir britų biologai nustatė, kad pagrindinė neuronų tinklų, galinčių priimti sprendimus, tarpusavio slopinimas, bruožas yra būdinga ir bitėms, kurios pasirenka vietą gyventi. Skaitytojų bitės ne tik šoka, kviečia plauką skristi į pasirinktą vietą, bet taip pat naudoti specialius signalus, kad "įtikintų" oponentus (skautai, kurie kvepia kitą sprendimą) sustabdyti savo šokį. Abipusis slopinimas padidina sprendimų priėmimo sistemos patikimumą ir padeda išvengti Buridano asilo padėties.

Pastaraisiais metais kolektyvinio sprendimų priėmimo mechanizmai yra labai aktyvūs (žr. Nuorodas žemiau). Šių tyrimų metu nustatyta, kad smegenų ir socialinių organizmų grupių neuroninių tinklų sprendimų priėmimo principai yra labai panašūs.Abiem atvejais dažnai naudojama "demokratinė" procedūra, primenanti balsavimą. Skirtingos neuronų ar individų grupės, kaupiančios ir integruojančios įvairią ir prieštaringą informaciją iš aplinkos, "balsuoja" už vieną iš kelių galimų sprendimų. Kai vieno iš grupių aktyvacijos (sužadinimo) laipsnis viršija tam tikrą ribą, sistema pasirenka ir pradeda veikti pagal sprendimą. Šis principas yra naudojamas net tokiose sudėtingose ​​situacijose kaip ir moralinių dilemos sprendimas (žr.: "Teisingumo prasmė grindžiama emocijomis, o ne protu, Elements", 2008 06 03).

Būdingas neuronų tinklų, galinčių priimti sprendimus, bruožas yra abipusis slopinimas. Neuronų grupės, "balsuojančios" dėl tarpusavyje nesuderinamų veiksmų variantų, siunčia vienas kitą slopinančius signalus (paprasčiausias pavyzdys: neuronai, kurie kontroliuoja ekstensoriaus galūnės raumenis, kai jaudinami, jie siunčia inhibitorinius signalus neuronams, kurie kontroliuoja lenkimo raumenis šioje galūnes).

Ar tarpusavyje draudžiama naudoti socialinius gyvūnus priimant kolektyvinius sprendimus? Amerikos ir britų biologai nusprendė tai patikrinti bitėms,kuriame kiekvienos naujos kolonijos gyvenimas prasideda sunkiu kolektyviniu sprendimu.

Bitė, išsiskyrusi iš savo lizdo įsteigti naują šeimą, susideda iš kelių tūkstančių individų. Iš jų keli šimtai seniausių ir labiausiai patyrusių bitų prisiima skautų vaidmenį. Rasta pakabina ("paskiepytas") kai kuria kalne netoliese nuo vietinio avilio ir laukia, kol skautai suras vietą naujajai lizdei.

Skautas, kuris atrado tinkamą tuščią ar neuždaromą avilį, grįžta į kyšį ir sako draugams apie jų radimo vietą. Ji tai daro naudodama tą patį "wagging" šokį (žr. "Waggle" šokį), kuris nektaro ir žiedadulkių surinkimo metu yra naudojamas giminaičiams informuoti apie turtingą kyšį turinčias vietas. Tai gali paskatinti kitus skautai apsilankyti nurodytoje vietoje, ir, jei jie taps tinkama, jie taip pat pradeda šokti, maišydami kitus. Norint, kad plaukai priimtų kolektyvinį sprendimą ir skraidytų įrengti naują būstą, bendras šokių intensyvumas "už" vienos iš galimų atsiskaitymo vietų turi pasiekti tam tikrą kritinę ribą. Sprendimo priėmimo momentą galima atsekti specialiais aukšto dažnio signalais ("vamzdynų signalais"), kuriuos pradeda skelbti skautai. Šių signalų prasmė yra "pasirinkta vieta, mes sušilti ir skristi".Jei yra keletas tinkamų vietų, o kiekviena iš jų yra "palanki" savo grupei skautų, ginčai turi kažkaip pasiekti bendrą sutarimą – kitaip sprendimų priėmimo procedūra gali būti per ilga, o burizmas bus Buridano asilas. Negalima padalyti rausvos, nes jame, kaip taisyklė, gimdymas yra tik vienas.

Autoriai teigė, kad bitės gali naudoti abipusio slopinimo mechanizmą siekdamos bendro sutarimo, kaip tai daroma smegenų nervų tinkluose. Anksčiau buvo parodyta, kad skautų bitės naudoja specialų "sustabdymo signalą", kad įtikintų savo kolegus nustoti šokti, ragindamas nektarus ir žiedadulkių kolekcininkus skristi į vietas, kuriose jiems gali kilti pavojus. Bitė, kurią konkuruoja konkuruojančios bitės, grįžta į avilį, prasideda šių signalų pagalba "įtikinti" kitus skausčius, kad nustotų šokti, nukreiptų darbuotojus į nesaugią vietą (žr. Nieh, 2010). Įdarbinimas, PDF, 858 Kb). Stabdymo signalas yra tas, kad bičių pečas nugaruoja į šokių skautą ir labai greitai (maždaug 350 Hz dažniu) sparnai vibruojasi 150-200 ms, išsiskiriant būdingu aštriu gandu.Šokėja, kuri gauna žibintuvę, paprastai nedelsdama sustabdo šokį, tačiau numatoma šokio trukmė mažėja, nes padidėja sargybinių šviesų skaičius.

Logiškai manyti, kad, renkantis vietą, kur apsisaugoti, bitės gali naudoti stabdžių žibintus, kad būtų abipusis stabdymas. Pastebimai apie penkis romus, padedant vaizdo kameroms ir jautriems mikrofonams, parodė, kad skautai, renkantis kolonijos bazę, naudoja stabdymo signalus bendraudami vienas su kitu. Kaip tai atsitinka, galima pamatyti vaizdo įraše, kuris pridedamas prie aptariamo straipsnio: jis parodo, kaip šokių skautas, pažymėtas mėlynomis ir geltonomis spalvomis, gauna tris stabdymo signalus iš skauto su rožine žyma.

Stebėjimo rezultatų statistinis apdorojimas patvirtino, kad šiuo atveju stabdžių žibintai, taip pat renkant nektarą ir žiedadulkes yra gana veiksmingi: ankstyvo šokio nutraukimo tikimybė žymiai padidėja, nes padidėja gautų sustojimo signalų skaičius.

Dabar reikėjo sužinoti, ar stabdžių žiburiai iš tikrųjų naudojami konkuruojančių skautų partijų, siekiant nugalėti priešininkus (ir atitinkamai padidinti jų "balsavimo" laimėjimo požiūrį).Dėl to autoriai išleido bičių riaušes izoliuotoje saloje, kur nebuvo tinkamų gamtinių prieglaudų, tačiau buvo du vienodi dirbtiniai aviliai. Skautai, atvykę į kiekvieną avilį, buvo pažymėti spalvotais ženklais. Skydų elgesys plauko paviršiuje, kaip ir ankstesniuose eksperimentuose, buvo įrašytas į vaizdo įrašą.

Pasirodo, kad skautai skirtingais būdais naudoja sustojimo signalus prieš ir po to, kai kyla kolektyvinis sprendimas. "Paieškos ir atrankos" fazėje, kol bendras sprendimas dar nebuvo priimtas, skautai daugeliu atvejų pasiūlo stabdymo signalus savo oponentams, ty bitėms, ragindama įleisti dar vieną avilį. Tai patvirtina abipusio slopinimo hipotezę. Pasibaigus kolektyviniam sprendimui, "įšilimo iki skrydžio į pasirinktą avilį" fazėje stabdžių žibintai jau tiekiami (ir labai aktyviai) visoms šokančioms bitėms. Šių veiksmų prasmė tikriausiai yra ta, kad visi skautai sustabdo žvalgybinius skrydžius, yra vietoje, o ne prarasti, kai plūstanas galutinai pašalinamas iš vietos ir plaukioja į pasirinktą avilį.

Stabdymo žiburių pasiskirstymas renkant gyvenamosios vietos pakrantę (jei yra dvi identiškos tuščios avilės). Dvi diagramos (viršutinė ir apatinė) atspindi dviejų romų stebėjimus. Iki horizontali ašis – laikas. Vertikalios mėlynos strėlės parodomas kolektyvinio sprendimo priėmimo momentas, kuris yra pažymėtas "vamzdynų signalų" pradžia. Kiekvienos diagramos viršuje yra diagramos, parodančios šokėjų geltonai pažymėtą stabdžių žibintų skaičių (viršuje) ir rožine etikete (žemyn žemyn) Šokiai be stabdžių žiburių yra nedideli. vertikalūs baraišokiai su stabdžių žibintais – spalvotieji barai. Galima suprasti, kad prieš priimdami bendrą sprendimą geltonieji šokėjai gauna stabdžių žibintus daugiausia iš rožinių skautų ir atvirkščiai; priėmus sprendimą, ši atranka išnyksta. Kiekvienos diagramos apačioje rodomas bendras vamzdynų signalų skaičius (juodos linijos) ir pažymėti skautai (geltona ir raudonos linijos) Paveikslėlis iš aptariamo straipsnio Mokslas

Paskutinėje straipsnio dalyje autoriai su matematinio modeliavimo pagalba parodo, kad tarpusavio slopinimas radikaliai sumažina tikimybę, kad kyla "pakabos" tarp dviejų lygiaverčių alternatyvų ir negalės pasiekti jokio sprendimo. Tokiame "įšaldyme", tai yra, stabilioje galios pusiausvyroje tarp ginčijančių žvalgybos pareigūnų šalių, modelis kyla, pavyzdžiui, bylojejei bitės "diskusijose" duoda neigiamą signalą kitiems skautams be mėginio arba perduoda juos pernelyg retai. Abipusis slopinimas bet kokioje situacijoje suteikia greitą kvorumą. Jei alternatyvos yra visiškai lygiavertės (lygus skautų skaičius iš pradžių balsuoja už kiekvieną iš dviejų avilių), tada galiausiai sprendimas priimamas atsitiktine tvarka. Jei viena iš šalių net šiek tiek viršija kitą, tai neišvengiamai laimi.

Taigi, darbas parodė, kad socialinių vabzdžių ir smegenų nervų tinklų sprendimų priėmimo mechanizmų panašumas yra dar gilesnis nei anksčiau. Jas vienija ne tik bendrasis "konkuruojančių šalių" demokratinio balsavimo principas, bet ir abipusio slopinimo algoritmas. Pasak autorių, stebina dviejų visiškai skirtingų sistemų funkcinės struktūros panašumas: smegenys, pagamintos iš neuronų, ir krūmas, pagamintas iš bičių, yra paaiškintas tuo, kad evoliucijos metu abi sistemos buvo optimizuotos atrankos būdu, siekiant patikimai ir efektyviai priimti optimalius sprendimus.

Šaltinis: Thomas D. Selley, P. Kirk Visscher, Thomas Schlegel, Patrick M. Hogan, Nigel R. Franks, James R. R. Marshall. Stabdymo signalai Mokslas. 2012. V. 335. P. 108-111.

Taip pat žr. Kolektyvinį sprendimų priėmimą:

1) "Kvorumo samprata": kolektyvinis sprendimų priėmimas makro ir mikro pasaulyje, Elements, 2009.04.21.
2) tarakonai paėmė robotai į savo komandą su teisingu sprendimu, "Elements", 2007.11.16.
3) Žuvys padeda viena kitai pasirinkti tinkamą sprendimą, "Elements", 2011-11-02.
4) "Kolektyvinio žvalgybos" matavimas buvo įmanomas, "Elements", 2010 03 11.

Aleksandras Markovas


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: