• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
24 января
Сколтех
51
196 719

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

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
Предстоящие мероприятия
Вчера, 11:13
Елена Дубовик

Необычный телескоп Баксанской нейтринной обсерватории на Кавказе находится под четырехкилометровой горой Андырчи, в глубоких штольнях. Туда никогда не попадают солнечные лучи, что не мешает телескопу «видеть» далекие звезды. Толща горной породы защищает детекторы от внешнего мира, позволяя регистрировать нейтрино — загадочные частицы, которые почти не взаимодействуют с веществом. Кроме космического потока неуловимых нейтрино, ученые обнаруживают в дальних уголках шахт этого телескопа и... необычную жизнь: там ранее неизвестные науке микроорганизмы приспособились к экстремальным условиям. В будущем эти микробы могут оказаться полезными для медицинских и биотехнологических исследований.

5 часов назад
Сергей Васильев

Обычные почвенные микробы способны синтезировать уникальное органическое соединение «с зубами», которое может стать высокоэффективным топливом будущего.

Вчера, 18:04
Мария Азарова

Особенным поводом для беспокойства Билл Нельсон считает лунную базу, которую Китай планирует создавать вместе с Россией.

27 июня
Иван Лавренов

Пермское вымирание сопровождалось рекордно сильным и долгим потеплением климата. Моделирование показало, какие именно цепочки обратной связи, восстанавливающие климат после катастрофических событий, были нарушены вымиранием.

1 июля
Александр Березин

Открытие может иметь значение как для изучения истории Красной планеты, так и для ее будущего освоения.

28 июня
Мария Азарова

Также «на всякий случай» госкорпорация по космической деятельности опубликовала координаты этих «центров» в разных странах.

24 июня
Александр Березин

Новое видео из зоны боевых действий показывает работу систем HIMARS — колесных пусковых установок реактивной артиллерии американского производства. Впрочем, по ряду причин они не смогут оказать заметное влияние на боевые действия. Несмотря на это, их применение может привести к серьезной эскалации конфликта в ином плане.

28 июня
Мария Азарова

Также «на всякий случай» госкорпорация по космической деятельности опубликовала координаты этих «центров» в разных странах.

7 июня
Мария Азарова

Ранее научный руководитель Института космических исследований РАН Лев Зеленый высказал опасение, что одностороннее решение включить телескоп eROSITA на обсерватории «Спектр-РГ» не самым лучшим образом повлияет на имидж России и ее ученых за рубежом.

[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.
27.01.2022
-
1
+
Кружение наблюдается в больших группах животных, находящихся на разных этапах эволюции, от насекомых и червей до рыб..." и московитов.
    27.01.2022
    -
    1
    +
    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...
25.01.2022
-
4
+
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 ???
-
2
+
Путинизм для России как круг смерти для муравьев
25.01.2022
-
0
+
Только у животных, у людей такого не бывает 🤭
    25.01.2022
    -
    4
    +
    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
      25.01.2022
      -
      1
      +
      А у вас явные проблемы с чувством юмора. Разве мой комментарий нёс негативный подтекст?
      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
        -
        1
        +
        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...
25.01.2022
-
1
+
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
    25.01.2022
    -
    2
    +
    "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
    -
    5
    +
    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...))
-
3
+
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... )))
24.01.2022
-
0
+
Ничего непонятно, но очень интересно!
-
1
+
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?
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
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: