Искусственный интеллект объяснил загадочное кружение животных

24 Jan 2022

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.

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.

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!».

Источник: Naked Science

Mar 01
Круглый стол РСМД и МИРНаС «Взгляды России и Турции на ситуацию в Центральной Азии»

1 марта 2022 г. в 13:30 Российский совет по международным делам (РСМД) совместно ...

Jan 20
Научная конференция «2022: тенденции, прогнозы, риски»

Фонд Горчакова совместно с Международным институтом развития научного сотрудниче ...

Jan 18
Научная конференция «2022: тенденции, прогнозы, риски»

Фонд Горчакова совместно с Международным институтом развития научного сотрудниче ...

Nov 17
VIII Евразийский экономический конгресс

Евразийский экономический конгресс ежегодно объединяет представителей делового и ...

Oct 28
Юбилейная конференция «Россия-Европа: актуальные проблемы международной журналистики» пройдёт в России

Десятую конференцию, посвящённую проблемам международной журналистики, примет Ка ...

Наши партнеры

Президиум

Profesor Name
Пономарева Елена Георгиевна

Президент Международного Института Развития Научного Сотрудничества
Российский политолог, историк, публицист. Доктор политических наук, профессор МГИМО

Profesor Name
Ариф Асалыоглу

Генеральный директор Международного Института Развития Научного Сотрудничества

Profesor Name
Мейер Михаил Серафимович

Научный руководитель Международного Института Развития Научного Сотрудничества
Доктор исторических наук. Профессор

Profesor Name
Наумкин Виталий Вячеславович

Председатель Попечительского совета Международного Института Развития Научного Сотрудничества
Доктор исторических наук, профессор, член-корреспондент РАН. Директор Института востоковедения РАН. Член научного совета Российского совета по международным делам.

Profesor Name
Мирзеханов Велихан Салманханович

Заместитель Председателя Попечительского совета Международного Института Развития Научного Сотрудничества
Доктор исторических наук. Профессор кафедры стран постсоветского зарубежья РГГУ, профессор факультета глобальных процессов МГУ им. М.В. Ломоносова.

Встреча российских и турецких молодых интеллектуалов