• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
24.01.2022
Сколтех
51
197 467

Искусственный интеллект объяснил загадочное кружение животных

5.1

Коллектив ученых из Сколтеха — аспирант Егор Нужин, доцент Максим Панов и профессор Николай Бриллиантов — при помощи методов искусственного интеллекта объяснили таинственное поведение, характерное для ряда животных, — кружение.

Искусственный интеллект объяснил загадочное кружение животных / ©Getty images / Автор: Messiena Lucretius

ИИ давно зарекомендовал себя в решении прикладных и инженерных задач, но на этот раз опубликованное в Science Reports исследование демонстрирует новую сильную сторону ИИ, который помог ответить уже на фундаментальный вопрос — понять коллективное поведение живых существ.

Кружение наблюдается в больших группах животных, находящихся на разных этапах эволюции, от насекомых и червей до рыб: они согласованно движутся вокруг центра группы. Биологическая функция столь причудливого поведения до сих пор ставила в тупик эволюционных биологов и теоретиков систем.

Стандартный подход к объяснению кружения постулирует наличие неких искусственных сил, которые возникают между животными и влияют на их коллективное движение. Ученые из Сколтеха пошли по иному пути: их модель отталкивается от цели и формулируется в терминах обучения с подкреплением — инструмента из области искусственного интеллекта.

Кружение муравьев / ©Егор Нужин и другие, Scientific Reports

Опираясь на простые правила и естественные ограничения, смоделированные исследователями животные методом проб и ошибок обучились коллективному движению. Поразительным образом, предъявленные к ним требования — оставаться в заданных пределах от центра группы и от соседей — привели к самопроизвольному кружению. Что еще более неожиданно, кружение оказалось весьма полезным для выживания: по подсчетам исследователей, обученный такому поведению коллектив в сотни раз устойчивее к пагубным возмущениям среды — в природе ими могут быть, например, ветер или подводные потоки.

Оптимальная конфигурация шести, семи и восьми птиц в стае. Возникающая в случае с нечетным количеством птиц асимметрия ведет к тому, что возможны два варианта расположения. Указанные конфигурации минимизируют затраты энергии; в природе, однако, возможно влияние и других факторов, например защиты от хищников / ©Егор Нужин и другие, Scientific Reports

Другое применение искусственного интеллекта в похожем контексте — группировка животных. Птицы мигрируют, волки охотятся, а рыбы плавают — стаями. Если животные перемещаются совместно с оптимальным расположением друг относительно друга, они тем самым минимизируют затраты энергии. Исследователи из Сколтеха применили тот же целеориентированный подход на базе обучения с подкреплением и подтвердили, что в результате животные находят оптимальную для передвижения конфигурацию, позволяющую сохранять силы: вдвоем они выстраиваются в линию, втроем — в треугольник, вчетвером — в ромб.

Эти и другие, порой неожиданные построения, при большей численности группы, были независимо найдены альтернативным методом. Хотя в природе присутствуют и другие факторы, определяющие структуру стаи, например защита от хищников, положение вожака и прочее, полученные результаты наглядно демонстрируют широкую применимость метода и его надежность. Как говорит профессор Бриллиантов, «я понимаю, что все строится из простых „математических кирпичиков“, но не перестаю удивляться возможностям методов ИИ!». 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Сколковский институт науки и технологий — негосударственный технологический университет, расположенный в инновационном центре Сколково. Институт был создан в 2011 году при поддержке Массачусетского технологического института. Модель института предусматривает тесную интеграцию технологического образования, исследовательской работы и предпринимательских навыков. Институт ведёт обучение по программам магистратуры и PhD, рабочий язык — английский.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Позавчера, 15:47
Александр Березин

Разные группы ученых предсказывали существование реликтовых гравитационных волн еще десятки лет назад. Однако, когда такое открытие в 2020-х годах действительно сделали, оказалось, что обнаруженные гравиволны несовместимы практически со всеми конкретными предсказаниями, кроме одного.

Позавчера, 15:22
Nadya

Земля начала формироваться примерно 4,5 миллиарда лет назад. Чтобы понять, как это происходило в ранние периоды развития нашей планеты, ученые ищут образцы древних горных пород. Одну из таких, возрастом почти 3,5 миллиарда лет, обнаружили рядом с городом Колли в Австралии.

Вчера, 10:45
Юлия Трепалина

Губки из меламина стали популярными благодаря своим хорошим чистящим свойствам. Работая, подобно мелкой наждачной бумаге, они даже без моющих средств справляются со стойкими загрязнениями на поверхностях вроде следов маркера и въевшихся пятен. Однако в процессе использования меламиновые губки изнашиваются и теряют волокна микропластика. Из-за этого китайские ученые увидели в них ранее неучтенный источник потенциально вредных выбросов.

18 июня
Юлия Трепалина

Хотя полезным свойствам кофе посвящено много исследований, ученые продолжают делать открытия по этой теме. Недавняя работа китайских медиков показала, что регулярное употребление бодрящего напитка способно в некоторой мере снизить вероятность смерти при малоподвижном образе жизни.

18 июня
Дарья Г.

В 2019 году далекая тусклая галактика SDSS1335+0728 неожиданно быстро нарастила яркость. В центре галактик бывают вспышки яркости, когда какая-нибудь неудачливая звезда подлетает слишком близко к черной дыре. Обычно эти события длятся десятки дней. Тут же галактика остается яркой спустя несколько лет. Видимо, астрономы впервые поймали возникновение активного галактического ядра.

20 июня
МПСУ

Эмоциональное выгорание ИТ-специалиста напрямую связано с его личностными характеристиками. С профессиональными перегрузками и стажем связи нет. К такому выводу пришли ученые МПСУ, которые исследовали ИТ-специалистов двух компаний. Жизнестойкость, то есть способность человека выдерживать стрессовые ситуации без снижения успешности деятельности, в совокупности с внутренней положительной мотивацией формируют иммунитет к эмоциональному выгоранию специалиста в ИТ-сфере. Блокаторами стали интерес к работе и профессиональная удовлетворенность.

24 мая
Игорь Байдов

С помощью космических и наземных телескопов международная команда астрономов открыла похожий на нашу планету мир в так называемой зоне обитаемости, позволяющей воде существовать на поверхности тела в жидком состоянии. По космическим меркам экзопланета находится достаточно близко к Земле и, вероятно, представляет собой скалистый мир с благоприятным для жизни климатом. Подобные миры астрономы открывают крайне редко.

27 мая
Андрей

Европейские гляциологи, используя первые снимки Восточной Антарктиды 1937 года, а также фотографии середины XX века и современные спутниковые данные, отследили, как менялись ледники в этом регионе на протяжении 85 лет.

10 июня
Александр Березин

Исследователи из США выяснили, что примерно два миллиона лет назад Солнечная система захватила хвост облака холодного межзвездного газа. В результате гелиосфера сильно сжалась, дав галактическим лучам свободно облучать все планеты системы. Это должно было вызвать и серьезные проблемы с климатом.

[miniorange_social_login]

Комментарии

51 Комментариев
-
0
+
Чем то эти действия напоминают кошек после отравления метилатом ртути. (Болезнь Миямото). А возможно один из муравьев имеет нарушения секреции желез закладывает путь со значением особой важности в круг, а остальные особи его дублируют.
Ваня Рунах
27.01.2022
-
0
+
Кружение наблюдается в больших группах животных, находящихся на разных этапах эволюции, от насекомых и червей до рыб..." и московитов.
    -
    0
    +
    Ну вот а кто-то говорил что я "неправильно понял". Чего ж тут не понять🙄 Уже пятый или шестой "шутник" набегает и все с тем же баяном. "Путинизм", "московиты", "верующие", ИГИЛ, животные...
Romutis 1
25.01.2022
-
0
+
Вот на этот бред выделяются деньги из бюджета России ??? Чем вы от Чубайса отличаетесь тогда ??? Освоили деньги на виллы в Европе и вот эту деятельность выдают за научный труд, вы что там совсем обалдели, бездари ???
-
0
+
Путинизм для России как круг смерти для муравьев
Math Core
25.01.2022
-
0
+
Только у животных, у людей такого не бывает 🤭
    -
    0
    +
    Вчера уже поговорили с одним таким. На голубом глазу уверял, что никакого разжигания, это он так намекает автору, что некоторые люди могут статью неправильно понять🙄 Лень повторяться, прочитай дискуссию чуть выше.
    +
      ещё комментарии
      Math Core
      25.01.2022
      -
      0
      +
      А у вас явные проблемы с чувством юмора. Разве мой комментарий нёс негативный подтекст?
      Dmitry Lw
      25.01.2022
      -
      0
      +
      Так всё же, по вашему мнению, верующих боевиков ИГИЛ можно сравнивать с животными или нет?
        -
        0
        +
        Не сравнивай: живущий несравним. С каким-то ласковым испугом Я согласился с равенством равнин, И неба круг мне был недугом. Я обращался к воздуху-слуге, Ждал от него услуги или вести, И собирался в путь, и плавал по дуге Неначинающихся путешествий... Где больше неба мне - там я бродить готов, И ясная тоска меня не отпускает От молодых ещё воронежских холмов К всечеловеческим, яснеющим в Тоскане. 18 января 1937 Спустя 80 лет появилась статья 282 УК РФ о запрете нехороших и нелестных сравнений. "Вот такая, понимаешь, загогулина получается..." Б. Н. Ельцин
        -
        0
        +
        Люди -- животные, а потому между ними и любыми подвижными многоклеточными организмами можно проводить любые аналогии и искать самое неожиданное сходство. Все остальное -- пропаганда и идеология, к науке имеющие отношения лишь как предмет исследования...
Серая Мгла
25.01.2022
-
0
+
Для муравьев это смерть, если не разомкнуть круг. Да и создать его непроблема, в детстве так и развлекался, и мир позновал. Тоже самое касается и птиц. Во многих случаях это из-за потока воздуха, которому они следуют, облегчая себе полёт, особенно вовремя перелёта, так и ещё иногда сами так подают, так как они могут спать и вовремя полёта, если не в курсе. Не все, лишь опредеённые. Но в тот же момент, для них это также может стать и литальным. Представьте что поток ветра начинает сжиматься в определённой точке, в итоге птицы сталкиваются, падают, ломают крылья, шеи и т.д. С муравьями то проще, их ещё можно перенаправить и разомкнуть тем самым круг, а вот с птицами, если только польнуть в стаю что бы разлетелись
    George M
    25.01.2022
    -
    0
    +
    "Представьте что поток ветра начинает сжиматься в определённой точке, в итоге птицы сталкиваются, падают, ломают крылья, шеи и т.д." - хах, подскальзываются на разряженности торсионного эфира, сталкиваются и взрываются :D
    -
    0
    +
    создать его непроблема, в детстве так и развлекался, и мир позновал.
    "не проблема", "познавать". Надо было в детстве не только мир познавать, развлекаясь, но и уроки русского языка не пропускать.
    особенно вовремя перелёта
    "во время" (тут не наречие, а предлог с существительным)
    так и ещё иногда сами так подают
    Речевая ошибка. Не понятно кто, кому и что подает, или все-таки "падают"?
    литальным
    "летальным"
    Но в тот же момент, для них это также может стать
    Тоже речевая ошибка.
    опрдеённые
    "определенные"
    Представьте что поток ветра
    Пропущена запятая.
    С муравьями то проще
    Либо "то" частица, тогда следует писать через дефис, либо тут предполагалось местоимение "это".
    вот с птицами, если только польнуть в стаю что бы разлетелись
    После "птицами" следовало поставить тире. "Пальнуть". "Чтобы" в данном случае -- подчинительный союз,а потому перед ним необходима запятая. На 9 строк больше десятка ошибок и опечаток -- это перебор...))
-
0
+
До чего дошел прогресс в РФ! Лаже из дискуссии про поведение негуманоидов умудрились сделать свару! Да еще с намеками на уголовный кодекс и угрозами личной безопасности какими-то бандюгами в форме и без... )))
aRTUR Ko
24.01.2022
-
0
+
Ничего непонятно, но очень интересно!
-
0
+
Знаменитая "спираль смерти" это ведь тоже кружение. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D1%83%D1%80%D0%B0%D0%B2%D1%8C%D0%B8%D0%BD%D1%8B%D0%B5_%D0%BA%D1%80%D1%83%D0%B3%D0%B8 Не всегда выживанию помогает )
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти