Колумнисты

Искусственный интеллект объяснил загадочное кружение животных

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.

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!». 

Комментарии

    • Что характерно на иллюстрации к статье утверждающей о большой пользе кружения именно такой муравьиный круг смерти )) Сколтеху жмут лавры "британских ученых"

      • Это могут бьть разнье феномены. Спираль смерти имеет простой механизм, связанный с феромонньм следом.

    • Рискнешь вот этим парням свой комент показать?

      • а в чём проблема? в статье прямо об этом сказано

          • первый абцаз текущей статьи:
            >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.

          • а эту статью УК РФ ты коллективу учёных Сколтеха покажи, пусть задумаются

          • А чего завертелся-то сразу? Подойди к толпе мусульман, не обязательно даже в священном для них месте, и сравни с животными. Можешь даже на Сколтех сослаться. А потом уже ролик выкладывай. Вот у этих парней ведь получилось и у тебя получится.

          • Ты поехавший? Какие мусульмане? В статье прямым текстом поведение "кружение" характеризуется как поведение животных, я дал две ссылки, где люди проявляют подобное поведение, намекая авторам статьи, что кое-кто на подобное сравнение может возбудиться.
            И, кстати, ты что, против людей гомосексуальной ориентации?

          • Это у тебя родной началось "кружение" причем на пупке. И кстати я ни слова не сказал против людей нетрадиционной ориентации, к которым ты себя по-видимому причисляешь. Иначе с чего тебя так взволновали фотки, которые я привел лишь как пример рискованного, но смелого поведения.

          • На каком пупке, родной? Очевидно же, что люди, ходящие кругами вокруг Каабы могут триггернуться на подобное сравнение с большей степенью вероятности, чем люди, водящие хороводы. С какой целью, кстати, ты мои посты со ссылками на ютуб заминусил?
            И если ты не против людей гомосексуальной ориентации, то зачем тогда постишь картинки, которые могут быть расценены как унижающие их достоинство?

          • А с какой стати _ты_ постишь ролики которые сам же признаешь неприятными для мусульман? И чего так нервно реагируешь на предложение провести эксперимент с целью проверить твою теорию про "могут триггернуться"? Я ничего не имею против людей нетрадиционной ориентации. На мой взгляд гораздо хуже те кто "шутят" на религиозные или национальные темы, в коментах к статье, где такие вопросы никак не поднимаются

          • >А с какой стати _ты_ постишь ролики которые сам же признаешь неприятными для мусульман
            В тексте статьи автор пишет "таинственное поведение, характерное для ряда ЖИВОТНЫХ, — кружение", я в комментариях оставляю ссылки на два ролика, где ТОЧНО такое же кружение осуществляется ЛЮДЬМИ, которые на такое сравнение могут оскорбиться. Разве сложно понять эту незатейливую логическую связь?

          • Ты разместил ролик про священное для мусульман место в контексте сравнения с животными. Сам ты заявляешь что ничего такого обидного сказать не хотел. Ну так я предложил тебе проверить это предположение. Примерно уже третий раз. Но ты по-прежнему делаешь вид что ничего не понял. Похоже у тебя проблемы с пониманием.
            Лева кстати точно такой же. Любит пучить глазки и делать невинное лицо когда другие люди считают его поведение оскорбительным. Не удивительно что он прибежал тебе на помощь. У вас у всех в головах какой-то вывих который не позволяет понять вещи для других людей вполне очевидные. Например что не стоит называть деда-ветерана "напрасной жертвой" или сравнивать верующих с животными.

          • Ты какой-то невменяемый. Зачем мне что-то проверять, если я обращаюсь к автору статьи?

          • И где там было твое обращение, вменяемый ты наш? 😂 Ну хоть полсловечка.

          • Верующий верующему рознь. Может ты и ИГИЛ одобряешь? Они же тоже ВЕРУЮЩИЕ, правда ведь?

          • И какое это отношение имеет к статье про муравьев и птиц? Откуда у тебя такие ассоциации давай разберемся. Может ты не одобряешь муравьев и приравниваешь их к террористам?

          • >Например что не стоит ... сравнивать верующих с животными

            игиловцы, по твоему мнению, верующие или нет?

          • А причем здесь они? Ладно надоел ты мне. Всего бы этого треда не случилось если бы модеры вовремя реагировали на такие вот "прыжки на месте" и вовремя удаляли нежелательный контент.

          • Ну ты ж говоришь, что нельзя верующих сравнивать с животными. Игиловцев тоже нельзя сравнивать с животными в таком случае?

          • Муравьёв одобряю, пусть живут, но подальше от меня

          • Ну что, Дмитрий, вы еще не поняли, что Ваня считает обидным быть животным? Таким же, как парни на фотке, которую он разместил для устрашения тех, кто нагло напоминает ему, что он ничем принципиальным не отличается от мусульман и православных. сохранивших в первозданной чистоте ритуалы далеких предков...

          • оставляешь автору статьи в комментариях рекомендацию в виде намёка быть чуть поаккуратнее со словами
            @
            ввязываешься в поехавшую дискуссию
            Прям то, что мне было необходимо в вечер понедельника :)

          • Красава. Вот спрашивает тебя начальство, где отчет по проделанной работе, а ты ему такой шлешь ролик с ютуба 😂 типа намекаешь.

        • Не приведи бог вы ему еще про так называемый зикр напомните...

  • 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... )))

      • Этот режим не достоин торжественного суффикса -изм, а лишь презрительного -ица, потому как ничего собственно человеческого (то есть созидательного) в нем нет, а присутствует лишь нечто инстинктивное (в основном хватательное), как в кругах смерти муравьев...

  • 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

    • "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

    • 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...))

  • Только у животных, у людей такого не бывает 🤭

    • 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.

      • А у вас явные проблемы с чувством юмора. Разве мой комментарий нёс негативный подтекст?

        • А, теперь понятно, я прочла суть ветки ниже...
          Тоже, кстати, хотела про Берёзку добавить)

      • Так всё же, по вашему мнению, верующих боевиков ИГИЛ можно сравнивать с животными или нет?

        • 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

        • 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...

  • Путинизм для России как круг смерти для муравьев

  • 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 ???

  • Кружение наблюдается в больших группах животных, находящихся на разных этапах эволюции, от насекомых и червей до рыб..." и московитов.

    • 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...

  • 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.