群行行为

群行行为，或蜂拥而至，是一种集体行为，由大小相似的实体（尤其是动物）聚集在一起，可能在同一个地方转来转去，也可能成群结队地移动或朝某个方向迁移。 这是一个高度跨学科的话题。 作为一个术语，集群特别适用于昆虫，但也可以适用于任何其他表现出集群行为的实体或动物。 术语 flocking 或 murmuration 可以特指鸟类的群体行为，herding 指四足动物的群体行为，而 shoaling 或 schooling 指鱼类的群体行为。 浮游植物也聚集成巨大的群，称为水华，尽管这些生物是藻类，不像动物那样自行推进。 通过扩展，术语群也适用于表现出平行行为的无生命实体，如机器人群、地震群或恒星群。

从更抽象的角度来看，群体行为是大量自推进实体的集体运动。 从数学建模者的角度来看，这是一种由个人遵循的简单规则产生的涌现行为，不涉及任何中央协调。 群行行为也被活性物质物理学家作为一种不处于热力学平衡的现象进行研究，因此需要开发超出热力学平衡系统统计物理学可用工具的工具。 在这方面，蜂群被比作超流体的数学，特别是在八哥群的背景下（低语）。

群行行为于 1986 年首次在计算机上使用模拟程序 boids 进行模拟。 该程序模拟允许根据一组基本规则移动的简单代理（boid）。 该模型最初是为了模仿鸟类的集群行为而设计的，但它也可以应用于鱼群和其他集群实体。

近几十年来，科学家们转向对群体行为进行建模，以更深入地了解这种行为。

群体行为的早期研究采用数学模型来模拟和理解行为。 最简单的动物群数学模型一般将个体动物表示为以下三个规则：

• 与邻居同向移动
• 与邻居保持亲近
• 避免与邻居发生碰撞

克雷格·雷诺兹 (Craig Reynolds) 于 1986 年创建的 boids 计算机程序模拟了遵循上述规则的群体行为。 许多后续和当前模型使用这些规则的变体，通常通过每只动物周围的同心区域来实施它们。 在排斥区，非常靠近动物，焦点动物会设法与邻居保持距离以避免碰撞。 稍微远一点，在对齐区域，焦点动物将寻求与其邻居对齐其运动方向。 在最外层的吸引力区域，它延伸到远离焦点动物的距离，因为它能够感觉到，焦点动物将寻求向邻居移动。

这些区域的形状必然会受到给定动物的感官能力的影响。 例如，鸟的视野不会延伸到身体后面。 鱼依靠视觉和通过侧线传递的水动力感知，而南极磷虾则依靠视觉和通过触角传递的水动力信号。

然而，最近对八哥群的研究表明，每只鸟相对于直接围绕它的六七只动物都会改变自己的位置，无论这些动物有多近或多远。 因此，成群的八哥之间的相互作用基于拓扑规则，而不是度量规则。 这是否适用于其他动物还有待观察。 最近的另一项研究基于对罗马上空鸟群高速摄像机镜头的分析，并假设了最低限度的行为规则，令人信服地模拟了鸟群行为的许多方面。

为了深入了解为什么动物会进化出集群行为，科学家们转向了模拟进化动物种群的进化模型。 通常，这些研究使用遗传算法来模拟多代进化。

这些研究调查了许多试图解释为什么动物会进化出集群行为的假设，例如自私的群体理论、捕食者混淆效应、稀释效应和多眼理论。