Биофизики смоделировали тактики совместной охоты в любых средах — Naked Science
7 минут
Редакция

Биофизики смоделировали тактики совместной охоты в любых средах

Венгерские ученые построили и испытали самую подробную модель совместной охоты сухопутных, летающих и водоплавающих хищников.

sc193735
©Wikipedia

Совместная охота широко распространена среди млекопитающих, птиц, рыб и насекомых. При этом ее результат слабо зависит от физической силы: как правило, хищники уступают добыче в скорости, однако даже гепард — самое быстрое животное на планете — охотится парами. Рост числа преследователей также не повышает вероятность успеха: снижать объем пропитания могут не только небольшие (менее трех особей), но и чрезмерно крупные (свыше десяти особей) группы. Поэтому более важными представляются тактики, которые используют стороны. Известно, что основной реакцией на нападение в дикой природе служит бегство, а многие хищники, например львы и афалины, стремятся окружить жертву. При наличии препятствий или иных сдерживающих факторов, последняя, в свою очередь, не может полагаться на скорость и вынуждена маневрировать.

 

Подобные маневры, в частности, характерны для оленей и зайцев: при сокращении дистанции хищником они совершают резкий поворот. В течение нескольких секунд после этого атакующий, из-за инерции, продолжает движение по прежней траектории, и для корректировки маршрута ему требуются дополнительные время и усилие. Схожим образом действуют внезапные зигзагообразные и петлеобразные перемещения. Изучение таких тактик ограничено большим числом переменных: существующие модели совместной охоты не позволяют оценить влияние многих факторов среды, например шума и инерции. Кроме того, они описывают поведение животных только в двухмерном пространстве, что затрудняет исследование охоты в воздухе и воде. Чтобы восполнить пробел, авторы новой работы создали симулятор для моделирования охоты в двух- и трехмерном пространстве.

 

Примеры траекторий побега добычи / ©Milán Janosov et al., The New Journal of Physics, 2017

 

Помимо инерции и шума алгоритм учитывал временную задержку в обработке информации мозгом животных. По условиям моделирования, на небольшой арене несколько «хищников» притягивались к одной «жертве» по мере сближения с ней, при этом сохраняя между собой дистанцию. Исходя из расстояния до нападающих «жертва» выбирала оптимальную траекторию побега, а в случае невозможности — останавливалась. В качестве переменной также выступал уровень субъективной безопасности добычи: так, на большем удалении от «хищников» она замедлялась, что соответствует поведению обычных животных. Продолжительность каждой сессии составила 600 секунд — это также согласуется со средним показателем реальной охоты. В рамках моделирования двухмерного пространства роль особей выполняли окружности, а трехмерного — сферы разного цвета.

 

Расчеты показали, что наиболее оптимальной на суше (в двухмерном пространстве) является группа из двух, а в воздухе или воде — из пяти преследователей. Любопытно, что лучшие результаты продемонстрировали группы с нечетным количеством хищников. По-видимому, это связано с геометрией: четное число нападающих повышает риск бреши при попытке окружить жертву, которой последняя может воспользоваться для побега. Как и в дикой природе, моделирование подтвердило преимущества зигзагообразных маневров, особенно в случае, когда хищнику требуется больше времени на обработку информации. В будущем ученые намерены уточнить полученные выводы, моделируя поведение животных с помощью алгоритмов машинного обучения. Данные могут лечь в основу тренировок беспилотных летательных аппаратов.

 

Статья опубликована в The New Journal of Physics.

 

Ранее зоолог российского происхождения впервые показал, что змеи способны на координированную охоту.

 

Видеозапись моделирования / ©Milán Janosov et al.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Позавчера, 11:58
2 минуты
Илья Ведмеденко

Компания Leidos поставила Военно-морским силам США автономный корабль Seahawk — «побратима» знаменитого Sea Hunter.

8 апреля
13 минут
Мария Азарова

Когда знаменитый епископ Лунда Педер Винструп умер, его похоронили в семейном склепе в Лундском соборе вместе с женой. После реставрации собора в XIX веке гробы перенесли в общее хранилище, а в 2012 году ученые решили исследовать мумифицированные останки. Неожиданно в ногах Винструпа обнаружили небольшой кулек — завернутое в ткань тело недоношенного ребенка. Это открытие вызвало резонный вопрос: как эмбрион попал в гроб к епископу и имели ли они родственную связь?

Позавчера, 19:42
51 минута
Александр Березин

9 апреля 1940 года Германия внезапно напала на Данию и Норвегию — выполнив тем самым планы британского командования, пытавшегося спровоцировать Берлин на такое нападение. Но дальше все пошло не по плану: Германия победила, союзники проиграли. Тем не менее в этой битве выиграли не только немцы. Парадоксальным образом она помешала и англо-французским планам нападения на СССР в 1940 году, что радикально изменило ход и исход всей мировой войны. Попробуем разобраться в деталях.

6 апреля
7 минут
Мария Азарова

Новое исследование показало, что на ранних этапах образования и развития эмбриона лицо и мозг взаимно формируют друг друга при помощи как структурных эффектов, так и межклеточной коммуникации. Однако дело в том, что это взаимодействие, как выяснилось, не влияет на дальнейшее развитие мозга, в том числе на поведенческие и когнитивные особенности человека.

7 апреля
21 минута
Редакция

Большинство современных курсов по программированию просят у вас деньги вперед и не гарантируют трудоустройства. Но качественное образование, как ни крути, дороже пары чашек капучино. Что, если вы в него вложитесь, но в итоге не сможете устроиться? Есть способ обойти такой неприятный исход — оплатить обучение, только если после него вы действительно устроились на работу, где реально программируете. Рассказываем о нюансах.

7 апреля
5 минут
Сергей Васильев

Американские ученые показали, что, глядя на выражение боли на лице другого человека, мы воспринимаем мужчин как страдающих сильнее, чем женщин.

11 марта
7 минут
Василий Парфенов

Абсолютно фантастический варп-двигатель, с теоретической точки зрения, интересен тем, что принцип его работы сам по себе не нарушает никаких законов физики. Вот только для работы такого устройства потребуются несуществующие материалы с невозможными свойствами — например, отрицательной плотностью энергии. Однако немецкий физик внимательно изучил более ранние научные работы по теме и нашел хитрую лазейку, которая позволяет хотя бы теоретически описать подобный способ передвижения без использования экзотических и аномальных материй.

17 марта
12 минут
Василий Парфенов

Продолжавшееся более пяти лет уголовное дело подошло к завершению: серийного сетевого сексуального маньяка осудили на 75 лет тюремного заключения. Чтобы поймать человека, растлившего 375 несовершеннолетних девушек, потребовалось пойти на беспрецедентные и этически спорные меры: создать вредоносное ПО и подсунуть злоумышленнику видеоловушку со встроенным вирусом.

25 марта
36 минут
Александр Березин

Улыбающийся мультимиллиардер планирует понять, насколько эффективно мел в стратосфере защищает планету от солнечного света, и если результат хорош, распылить его там в гигантских количествах. Потенциально это результативная задумка: ученые давно показали, что так можно добиться полного покрытия Земли устойчивыми льдами — вплоть до экватора. Увы, идея Гейтса — плагиат, причем не лучший. Советский исследователь предложил похожее полвека назад с более эффективной серой. Интереснее другое: подобные мероприятия один раз едва не уничтожили человечество. Разбираемся в деталях, а также в том, грозит ли нам повторение.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: