Collective motion

به جهت نمایش کامل متن به همراه جداول و تصاویر میتوانید از اینجا اقدام کنید.

به جهت سفارش ترجمه ارزان از نوار بالای سایت کمک بگیرید.

در اینجا ما فقط در مورد برخی از مطالعات انجام شده در خصوص حرکت جمعی Dictyostelium discoideum (معمولا به عنوان قالب ) اشاره می کنیم. به منظور توصیف پویایی این سلول ها، Rappel et al. [1999] شکل و ظرافت آنها را در نظر گرفت. بر اساس مشاهدات در مورد چگونگی ترکیب این سلول های آمیب به ساختارهای شکل چرخان، محققان  یک مدل از پویایی اجسام غیر قابل تغییر شکل خود را ایجاد کردند (همچنین در بند 5.1.2 را ببینید). با توجه به آزمایشات، این سلول ها تمایل به تشکیل ساختارهای دور که در اطراف مرکز در جهت عقربه های ساعت و یا پاد ساعت (بسته به برخی از شرایط اولیه) چرخانده و اغلب برای چندین ساعت ادامه دهید. با استفاده از همان جنس، Dictyostelium discoideum، McCann و همکارانش [2010] آزمایش های انجام شده برای توضیح نقش رله سیگنال انجام دادند – فرایندی که در آن سلول های فردی سیگنال های شیمیایی را با ترشح جذب های اضافی بر روی تحریک – در حرکت جمعی این سلول ها تقویت می کنند. آنها دریافتند که این فرایند دامنه بکارگیری  را افزایش می دهد اما سرعت و جهت گیری سلول ها را تحت تاثیر قرار نمی دهد.ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

بعد ما درباره حرکت جمعی سلولها در ارگانیسم های بسیار ساختار یافته و سلول های چند سلولی بحث می کنیم ، که در آن مهاجرت سلولی نقش مهمی در رشد هر دو جنین ایفا می کند (مثلا گاسترولاسيون، مهاجرت سلول عصبی) و پاسخ های فیزیولوژیک یا پاتوفیزیولوژیک بزرگسالان  است(مانند بهبود زخم ، پاسخ ایمنی یا متاستاز سرطان). در این مکانیزم سلول ها باید هر دو حرکت کنند و به یکدیگر متصل شوند. برای توصیف این ویژگی، Szabo و همکاران. [2010] مدل Potts سلولی را با استفاده از تحرک فعال سلولی گسترش داد و یک شبیه سازی کامپیوتری مشابه را نیز بررسی کرد که با یافته های تجربی سازگار بود.

در موجودات زنده، برای حرکت سلولی، شامل هر دو سلول مهاجرت فردی و حرکت هماهنگ شده گروه سلول ها، وجود دارد [رورت، 2007]. شکل 16 انواع اصلی مهاجرت سلولی جمعی را با توجه به قدرت تماس در میان سلول ها همراه می کند.

الف) گروه ها را می توان با تماس های گاه به گاه ارتباط داد و بسیاری از انسجام ظاهری ممکن است از سلول های بطور انحصاری زیر دنباله و نشانه های مشابه باشد. نمونه هایی از سلول های ژنی در بسیاری از ارگانیسم ها هستند. جریان موروثی روسترال عرضه می شود. ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

سلول های عصبی به لامپ بویایی (RMS) و سلول های عصبی (NC) مهاجرت از لوله های عصبی در حال رشد به بسیاری از نقاط دور در جنین های پستانداران؛ سلولهای اسپرم اگر چه حرکت جمعی این سلول ها اغلب به وسیله سیگنال های شیمیایی هدایت می شود، در بعضی موارد می توان الگوهای بر اساس اثرات هیدرودینامیکی را نیز ایجاد کرد ]Riedel et al.، 2005[.

ب) دیگر گروه های مهاجرتی به شدت مرتبط هستند و سلول ها هرگز جدا نمی شوند. بعنوان مثال خط جانبی جانبی ماهی، ساختارهایی که موجب شبیه سازی و مورفوژنز جوانه زدن مانند تراشه یا عروق و در نهایت لایه  های حرکتی سلول ها در مورفوژنز یا بهبود زخم می شوند. این گروه ها یک ویژگی اضافی دارند، در حالی که ساختار متحرک یک قطب ذاتی، یک “جلو” آزاد و یک “بازگشت” دارد.

ج) سلول های مرزی Drosophila یک گروه یا خوشه ای از سلول ها هستند که در طول جنبش حرکت سلول های عصبی هدایت می کنند. این سلولهای مهاجرتی به شدت مرتبط هستند، اما خوشه آزاد است، ذاتی هستند. تجسم بسیار ویژه ای از سلول های متحرک در حال رشد در طی توسعه ماهی های راه راه (با ردیابی سه بعدی از هسته سلول رنگارنگ زنده) به خوبی نشان می دهد که ارتباط حرکت جمعی در طول مورفوژنز [Schoetz، 2008]. Lecaudey و همکاران. [2008] مکانیسم را بررسی می کند که سلول ها را پشت سر لبه های سلول عصبی سازماندهی می کند. به ویژه، آنها نقش فاکتورهای رشد فیبروبلاست (Fgfs) – روش سیگنالینگ شناخته شده برای تنظیم بسیاری از انواع فرایندهای رشد را مطالعه می کنند [Affolter and Weijer، 2005، Ciruna and Rossant، 2001] – در هنگام تشکیل اندام های حسی در ماهی قزل آلا. نقش سیگنالینگ شیمیایی در تنظیم مهاجرت خودسازماندهی بافتها در طی مورفوژنز خرچنگها توسط هاس و گیلمور [2006] مورد بررسی قرار گرفته است.ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

، Diz-Munoz و همکاران. [2010] MCA ( با استفاده از رویکرد بین رشته ای را به عنوان یکی از مولفه های اصلی در کنترل مهاجرت سلول های سرطانی در طی گاسترولیز زابرافی شناسایی کرد. آنها نشان دادند که کاهش MCA در سلول های پیش دائمی mesendoderm در هنگام gastrulation، جهت گیری حرکت سلول نیز کاهش می یابد. با بررسی همان روند، gastrulation zebrafish، Arboleda-Estudillo و همکاران. [2010] دریافتند که سلولهای mesendoderm حرکتی به صورت جداگانه هستند و قادر به مهاجرت به طور عادی به خودی خود، اما برای حرکت هماهنگ، یعنی برای شرکت در مهاجرت هماهنگ و هدایت به عنوان بخشی از یک گروه، چسبندگی سلول سلولی مورد نیاز است.

به منظور تشخیص حرکات فردی و سلولی خودمختار از حرکت جابجایی کانوائی بواسطه حرکات بافتی مورفوژنیک در مقیاس بزرگ Zamir et al. (2006) تکنیک را توسعه داده اند. با استفاده از این روش، مولکول های فعال و منفعل جابجایی سلول را به طور مستقیم در طی فرآیند گاسترالسیون در یک جنین گرم خون جداسازی می کنند. Czirok و همکاران [2008] یک بررسی بسیار عالی در مورد جنبش های سلولی و بافت تشکیل شده در طی عروق کرونری در مهره داران گرم خون ارائه کرد. به عنوان مکانیسم کلیدی برای این فرآیند، محققان  شناسایی شکل گیری و گسترش سریع جوانه های چند سلولی، که در آن خوشه های سلولی اندوتلیال اولیه قطع می شوند و شبکه ای متصل را تشکیل می دهند. ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

تجزیه و تحلیل کمی از حرکت جمعی به دست آمده از آزمایش و انتقال ترتیبی مرتبط با کراتوکیت های ماهی متحرک همراه با Szabo و همکاران انجام شد. [2006] آنها انتقال فاز را به صورت تابعی از تراکم سلول (شکل 18) تعیین کرده اند و با نتایج تجربی خود نیز مواجه شده اند مدل مربوطه را نیز ساخته اند (به بخش 5.1.2 نگاه کنید). شکل 17 رفتار معمول جمعی سلول های کراتوسیت را برای سه تراکم مختلف نشان می دهد و در شکل 18 انتقال فاز (به وسیله پارامتر نظم) توصیف می شود به عنوان تابع از چگالی سلول های نرمال شده. جنبه های دیگر حرکت جنبشی جمعی – مثلا رابطه بین ویسکوزیته بستر و سرعت سلول ها – نیز مورد مطالعه قرار گرفت [Murrell et al.، 2011].

نمونه های جالب دیگری برای حرکت جمعی سلول های بافت به دو فرایند زیر مرتبط هستند:

ترمیم بافت و ترمیم زخم. در اصلاح بافت، مهاجرت جمعی در بذرهای عروق نفوذ زخم یا مهاجرت افقی سلولهای اپیتلیال در زیر پوسته های 2d بر خود تجدید کراتینوسیت ها مهاجرت می شود در سراسر زخم دیده می شود [Friedl، 2004]. در بافت اپیتلیال، باز شدن یک شکاف باعث تکثیر و حرکت سلول های آسیب دیده اطراف می شود که در نهایت شکاف را خنثی می کند. Kornyei و همکاران. [2000] پاسخ آزمایشات آستروسیت های مصنوعی و مکانیکی آسیب دیده (سلول های گلیال مشخصه ای ستاره ای در سیستم عصبی مرکزی) را در شرایط آزمایشگاهی مطالعه کرد.ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

شکل 16: (رنگی آنلاین) انواع پایه مهاجرت سلولی جمعی با توجه به قدرت تماس در میان سلولها در حال حرکت با یکدیگر. نقاشی اساسی سلول ها سفید و حلقه های خاکستری درون آنها هستند که هسته هستند. خطوط تاریک در (الف)و (ج) مسیرهای مهاجرت پذیر در بستر هستند. جنبش از چپ به راست است. (الف) و (الف) سلول هایی که به طور ناگهانی ارتباط دارند، به ندرت تماس می گیرند (الف) و یا بیشتر (ب). گرچه این نوع حرکات گاهی توسط آهنگ ها محدود می شود، اما سلول ها عموما با درجه بالایی از آزادی با بستر تماس می گیرند. سلولهای عصبی مرکزی و سلول های ژرمینال متعلق به این دسته هستند. ساختار سلولی که در شکل (ج) نشان داده شده دارای یک قسمت جلو و عقب به خوبی تعریف شده است. یک نمونه سلول های نوراموست خط جانبی جانبی ماهی است. (د) نمونه ای از رشد شاخه ای تراشه یا نوع عروقی را نشان می دهد که طی آن سلول ها از طریق جوانه مرکزی از سلول های اپیتلیوم موجود به هم متصل می شوند. (الف) یک لایه ه اپیتلیالی را که برای بستن یک شکاف حرکت می کند نشان می دهد. این سلول ها احتمالا دارای درجه ای اندک از آزادی هستند. (الف) یک خوشه مرزی-سلولی در میان سلول های پرستار غول پیکر که توسط مربع های اطراف آن تصویر می شود حرکت می کند. از Rorth ]2007].

به طور خاص، تغییرات در تحرک، تکثیر و مورفولوژی سلول مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. داده های آنها نشان می دهد که آسیب مکانیکی (اساسا “خراش”) برای نشان دادن تغییرات حرکتی سلول آسترولیاسیون کافی نیست، اما در نتیجه افزایش موضعی در تکثیر سلولی منجر شد.

همانطور که در بالا توضیح داده شد، رویکرد به طور گسترده ای پذیرفته شده در مورد ماهیت مهاجرت گروه های سلولی در ارگانیسم فرض شده است که “سلول های پیشرو” واقع در لبه جلو گروه هدایت حرکت تمام سلول ها. این توسط مطالعات بسیاری پیشنهاد شده است (Vaughan and Trinkaus، 1966، Friedl، 2004، Gov، 2007)، در میان دیگران توسط آنهایی که بر روی ژرفت ماهی انجام می شوند، جنس هایی هستند که مورفوژنز و تشکیل ارگان آنها موضوع بسیاری از آزمایش ها است (Lecaudey et al. ، 2008، هاس و گیلمور، 2006].

شکل 17: تصاویر کنتراست فاز نشان دهنده رفتار جمعی کراتوکیت های ماهی برای سه تراکم مختلف است. تراکم نرمال، ¯ρ به عنوان ¯ρ = ρ / ρmax تعریف شده است، جایی که ρmax تراکم مشاهده شده حداکثر، 25 سلول / 100 × 100μm2 است. (a) ρ = 1.8 سلول / 100 × 100μm2 مربوط به ¯ρ = 0.072 (b) ρ = 5.3 سلول / 100 × 100μm2 که ¯ρ = 0.212 و (ج) ρ = 14.7 سلول / 100 × 100μm2، ¯ρ = 0.588. نوار مقیاس نشان می دهد 200μm. همانطور که تراکم سلول باعث افزایش انگیزه سلول می شود، دستورالعملی به منظور جمع آوری می شود. سرعت سلول های متحرک متحرک کوچکتر از سلول های انفرادی است. (d) – (f) در پانل پایین، سرعت مربوط به سلول را نشان می دهد. از Szab’o و همکاران. [2006]

همچنین، در یک مقاله اخیر Trepat و همکاران که منتشر کرده اند  [2009] استدلال کرد که نیروهای کششی که مهاجرت سلولی جمعی را انجام نمی دهند (یا در درجه اول) در سلول های پیشرو که در جلوی سلول سلول های مسافرتی قرار داشتند، اما، همانطور که در شکل 19 دیده می شود، در بسیاری از سلول ها ردیف های پشت سر گذاشتن سلول های لبه جلو نیز هست. اگرچه، مانند نوعی “کشش جنگ”، لایه سلول به طور کلی در یک جهت حرکت کرد، بسیاری از سلولها در خوشه، لایه  را در جهت دیگر کشیدند.ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

شکل 18: پارامتر سفارش در مقابل تراکم سلولی نرمال شده. پارامتر سفارش، اندازه گیری سطح همخونی حرکت است (برای جزئیات بیشتر، به شکل 1 در فصل 2.1) و تراکم سلول های نرمال شده، تراکم اندازه گیری شده تقسیم بر تراکم سلول های مشاهده شده می باشد. خطوط خطای استاندارد پارامتر تراکم و سفارش را نشان می دهد. از Szab’o و همکاران. [2006]

شکل 19: (رنگ) نیروهای کششی تولید شده توسط یک لایه  سلول های متحرک. (الف) تصویر کنتراست فاز است و (ب) ریزهای طبیعی را به لبه نشان می دهد. Adapted از Trepat و همکاران [2009]. ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

متاستاز سرطان دو نوع مورفولوژیک و عملکردی مهاجرت جمعی در تومورها در نمای توصیف شده است. اولین نتیجه از لایه  و رشته های پیشانی است که تماس با سایت اصلی را حفظ می کنند، با این حال تولید تهاجم محلی را ایجاد می کنند. دوم نشان می دهد خوشه های سلول های جدا شده یا فایل های سلولی که به لحاظ شناختی به عنوان “لانه” دیده می شوند، که از منشا آنها جدا می شوند و اغلب در فاصله های بین درزهای درونی و مسیرهای کم مقاومت، به نظر می رسد در سرطان های اپیتلیال و ملانوم [Friedl، 2004]. مهاجرت جمعی نشان دهنده حالت غالب تهاجم بافتی در اکثر سرطان های اپیتلیال است.

علاوه بر این، اخیرا استدلال شده است که سلول های تومور بدخیم ممکن است قادر به ایجاد الگوهای جمعی هستند که شبیه به رفتارهای سازگاری تکاملی مانند تصمیم گیری جمعی یا سنجش جمعی شرایط محیطی است. Deisboeck و Couzin ]2009] یک مفهوم را در مورد اینکه چگونه این توانایی ها در تومور ها بوجود می آیند و به همین دلیل ظهور چنین رفتار پیچیده ای پیچیده می تواند خواص سودمندی را به گسترش فضایی و زمانی تومورها ارائه دهد.

فریدل و گیلمور [2009] در مقاله ای که اخیرا منتشر شده است، توجه خود را در مورد مضامین متداول مکانیسم مشترک که مبنای انواع مختلف مهاجرت سلولی است، با مقایسه آن ها در سطح مولکولی و سلولی مورد توجه قرار می دهند. این مقاله بررسی این موضوع را از دیدگاه بیولوژیکی بیشتر خلاصه می کند.ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

3.5 حشرات

حشرات یکی از گروه های مختلف حیوانی روی زمین از جمله بیش از یک میلیون گونه توصیف شده است که باعث می شود آنها بیش از نیمی از تمام موجودات زنده شناخته شده را نشان دهند [Chapman، 2009]. آنها می توانند با راه رفتن، پرواز یا گهگاه شنا کنند. برخی از گونه های آنها (مانند رقیبان آب) حتی قادر به راه رفتن روی سطح آب می باشند. اکثر آنها یک زندگی انفرادی زندگی می کنند، اما برخی حشرات (مانند مورچه ها، زنبورها یا موریانه های خاص) اجتماعی هستند و برای مستعمرات بزرگ و منظم خود مشهور هستند. بعضی از این حشرات به اصطلاح “عصبی” سیستم پیچیده ای مانند “رقص دور” و “رقص وحشی”دارند ،  زنبور عسل غربی، Apis mellifera را توسعه داده اند. با این حال، الگوهای حرکت چنین ارتباطات بسیار توسعه یافته خارج از محدوده بررسی ما هستند، اما خوانندگان علاقه مند می توانند ادبیات فراوان در مورد موضوع را پیدا کنند، مثلا [Holldobler and Wilson، 2008].

بسیاری از گونه های پروانه ها (مانند Admiral Red، Painted Lady) و پروانه ها (Humming-bird Hawkmot، Silver-Y) دو بار در سال بین دو نیمکره مهاجرت می کنند: زمانی که پاییز در نیمکره شمالی آنها “ابر” و پرواز به جنوب و بازگشت تنها زمانی که بهار می رسد. سایر حشرات که برای نمایش جمعی از معروف هستند، مورچه هستند. بسیاری از آنها باعث می شوند مسیرهای بین لانه و مواد غذایی بسیار مؤثر باشند، با استفاده از مسیرهای فرومون. به عنوان مثال، ارتش نیویورک، ماریا ایکیتون برچلیی – که ممکن است مستعمره هایش میلیون ها یا بیشتر کارگر باشد – مقابله های بزرگی با 200 هزار نفر را ایجاد می کند که سیستم های پیاده روی را تا 100 متر و یا حتی بیشتر و 20 متر گسترده [Gotwald ، 1995، Franks et al.، 1991]. براساس مشاهدات کووین و فرانک [2003]، تشکیل این خطوط ترافیکی توسعه یافته را مورد بررسی قرار داده اند و یک مدل متناظر را برای بررسی تأثیرات نرخ چرخش و ادراک محلی بر جریان ترافیک ایجاد کرده است. علاوه بر این، Beekman و همکاران. [2001] یکی دیگر از پرسش های اساسی در مورد این تشکل ها را مورد بررسی قرار داده است، یعنی حداقل تعداد کارگران که برای این نوع سازمان خود باید مورد نیاز است. آنها مورچه های فرعون را مشاهده کرده اند و آنها در واقع کشف کردند که گروه های کوچکی خوراک را به صورت ناهنجار در حالی که سازمان های بزرگ تر سازماندهی شده اند. بدین ترتیب – برای اولین بار – آنها شواهد تجربی را در مورد یک فرآیند انتقال فاز اول رفتاری بین هیسترزیزه نمایش داده شده بین دولت های سازمان یافته و ناهماهنگ ارائه داده اند. ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

به طور سنتی، یک مجموع به عنوان یک کشور به لحاظ تکامل پذیری برای اعضای آن در نظر گرفته می شود: حفاظت، اطلاعات و انتخاب همسران را در هزینه منابع محدود و احتمال افزایش عفونت های مختلف فراهم می کند [Wilson، 1975.[a با این حال، طبق برخی مطالعات اخیر، در مورد بعضی از گونه های حشرات، تخریب منابع تغذیه ای ممکن است به راحتی منجر به طغیان در میان اعضای گروه شود. سیمپسون و همکاران [2006] گزارش داد که میزان دسترسی محلی پروتئین و نمک تا چه حدی به گروههای کریکت مورمون رسیده است، هم از طریق اثر مستقیم مواد مغذی در حرکت و هم به طور غیر مستقیم از طریق تهدید به طغیانگرایی توسط نمونه های محروم از منابع. به طور مشابه، Bazazi و همکاران. [2008] نشان داد که مهاجرت جرمی هماهنگ در ملخ های ساحلی نوجوان (شکل 21) به شدت تحت تأثیر تعاملات کانینالیستی قرار گرفت: افراد در گروه های پیاده روی تمایل داشتند که یکدیگر را گاز بگیرند، بلکه خطر ابتلا به خود را نیز داشتند. کاهش جراحی ظرفیت افراد برای شناسایی رویکرد دیگران از پشت، احتمال خود را برای شروع حرکت کاهش داد، به طور چشمگیری میانگین نسبت افراد متحرک را در گروه کاهش داد و به طور قابل توجهی افزایش کانی بمب را نیز تحت تاثیر قرار داد، اما رفتار خزندگان جدا شده را تحت تاثیر قرار نداد. آنها همچنین نشان دادند که در حالی که گزش شکمی و دید دیگران که از حرکت جنبش حرکت می کند، انسداد میدان دید عقب، تماشای افراد را برای راهپیمایی مهار می کند.

شکل 20: هم ترازی حرکت ملخ ها در عملکرد تراکم حیوانات. ترازبندی به صورت میانگین نرمال برای جهت گیری برای تمام حیوانات متحرک تعریف شده است، بدین معنی که مقادیر نزدیک به -1 و 1 نشان دهنده همبستگی قوی (همه ملخ ها در یک جهت حرکت می کنند) در حالی که مقادیر نزدیک به صفر نشانگر حرکت غیر هماهنگ است. در تراکم های کم (a)، هماهنگی بین افراد – در صورت وقوع آن – پس از یک دوره اولیه طولانی حرکت ناهنجار، کم و پراکنده می باشد (5-2 / 17-2 گوساله / متر مربع، معادل 2-7 متحرک متحرک). (b) تراکم متوسط ​​(61.5-61 / 5 ملت / متر مربع، معادل به 10-25 متحرک متحرک) با تغییرات شدید و ناگهانی در جهت مشخص شده است، جدا کردن دوره های طولانی حرکت همبسته. (c) در تراکم بیش از 73.8 گانه / متر مربع (برابر با 30 یا بیشتر متحرک متحرک) هم ترازی حرکت قوی و پایدار است، گور دسته جمعی به سرعت حرکت خود را به دیگران منتقل می کند و تغییرات خودبهخودی در جهت رخ می دهد. اقتباس شده از [بوال و همکاران، 2006].ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

شکل 21: زاد و ولد

در یک تحقیق میدانی Bazazi و همکاران. [2010] دریافتند که کریکت بالغ مورمون بیشتر احتمال دارد که به یک متساوی ثابت متوسل شود که در طرف مقابل از سر و گردن و یا شکم قرار دارد، بدین معنی که فرد می تواند خطر حمله را با هماهنگی با آن کاهش دهد همسایه ها. این تیم همچنین تأثیر اجتماعی بر رفتار خوارزمی نشان داد، یعنی اینکه بیشتر افراد در اطراف کریکت ثابت ایستاده بودند، احتمال بیشتری برای برخورد با یک حمله بود.

ویژگی های دیگر حرکت جمعی ملخ ها نیز مورد مطالعه قرار گرفته است: یاتس و همکاران. [2009] سوئیچ های ناگهانی منسجم را در مسیر بررسی کرد و بول و همکاران. [2006] رفتار آنها با توجه به اثر چگالی حیوانات در انتقال بین دولت اختلال و دستورالعمل. نتایج تجربی بر روی شکل 20 نشان داده شده است که نشان می دهد که همبستگی حرکت در عملکرد چگالی توده بدن برای سه مورد متفاوت است: () تراکم کم (p = 0.26 – 0.86 x 10-3 بیان شده در شرایط چگالی نرمال )، (b) تراکم متوسط ​​(p = 1.23 – 3.1 × 10-3) و (c) تراکم بالا (p = 3.7 x 10-3). تراکم عادی شده به طور معمول، p = p / pmax محاسبه می شود، جایی که pmax حداکثر تراکم hopper حدود 20000 hopper / m2 است پس [Murphy، 1967، Symmons and Cressman، 2001]. همانطور که مشاهده می شود، رفتار پیاده روی هماهنگ شده به شدت به تراکم حیوان بستگی دارد. با استفاده از این آزمایش ها، آنها همچنین تأیید کردند که گذار به دنبال پیش بینی های نظری مدل SPP [Vicsek et al.، 1995] بود و چگالی بحرانی را برای شروع پیاده روی هماهنگ نیز شناسایی کرد. ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

گرچه زئوپلانکتون حشرات نیست، در اینجا به طور مختصر به یک مطالعه جالب توجه می پردازیم که در آن Swabs دافنی به علت مصنوعی برای انجام حرکت گرداب با استفاده از محرک های اپتیکی القا شده اند. هنگامی که تراکم این موجودات کوچک کوچک است، آنها حرکت دایره ای را در اطراف یک شفت عمودی نور نشان می دهند که به آن جذب می شوند. Ordemann و همکاران [2003] دریافت که بالاتر از یک آستانه تراکم، حرکت روان مانند پدیدار می شود که در آن تمام Daphnia در یک جهت – به طور تصادفی انتخاب شده – دایره می شود. به منظور بازتولید رفتار مشاهده شده، محققان  یک مدل بر اساس عامل بر اساس پیاده روی های تصادفی را ایجاد کردند. آنها دریافتند که با دو جزء از مدل، حرکت دایره ای مشاهده شده می تواند تولید شود: (i) یک همبستگی زمانی کوتاه از سرعت (که در آزمایش هماهنگی کوتاه برد ناشی از کشیدن آب) و (ii ) جذابیت به یک نقطه مرکزی متناسب با فاصله عامل از آن (که در تجربه جاذبه تولید شده توسط پرتو نور است.)

3.6 مدارس ماهی و زباله

بزرگترین گروه های مهره داران که یک مجموعه غنی از الگوهای حرکت جمعی را نشان می دهند، قطعا ماهی ها و مدارس ماهی هستند. اگر چه این دو اصطلاح رفتارهای بسیار مشابهی دارند – و در نتیجه اغلب مخلوط می شوند – معنای آنها کمی متفاوت است: در ماهی های ساحلی به شیوه ای شکننده تر از یک مدرسه ارتباط دارند و ممکن است ماهی هایی از گونه های مختلف نیز وجود داشته باشند (Pitcher، 1983] Shoals بیشتر به حمله شکارچی آسیب پذیر است. در مقابل، در یک ماهی مدرسه، شنا به صورت دقیق تر سازماندهی شده با توجه به سرعت و جهت آن، به این ترتیب یک مدرسه را می توان به عنوان یک مورد خاص از شکم در نظر گرفت [Helfman و همکاران، 1997]. در همان زمان، از یک ثانیه به دیگری، ساقه می تواند خود را به یک مدرسه انضباطی تبدیل کند و برعکس، با توجه به تغییرات فعالیت لحظه ای: اجتناب از شکارچی، استراحت، تغذیه یا سفر [مویل و چچ، 2003، Hoare و همکاران، 2004]. ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

آموزش و پرورش یک ویژگی بسیار اساسی از گونه های آبزی است و ممکن است در مراحل اولیه تکامل ستون فقرات ظاهر شده باشد (Shaw، 1978). بیش از 50 درصد از مدرسه گونه ماهی استخوانی و رفتار مشابهی نیز در تعدادی از گونه های ماهی غضروفی گزارش شده است (Shaw، 1978، Benoit-Bird and Au، 2003). از آنجا که حرکت منسجم در مقیاس بزرگ ماهی نیز از نقطه نظر عملی (صنعت ماهیگیری) بسیار مهم است، جنبه های مشاهده و شبیه سازی مدارس ماهی نقش محوری در مطالعات حرکت منسجم ایفا کرده اند.

Becco et al [2006] مسیرهای ماهی های جوان را در مدرسه ثبت کرده است (نگاه کنید به شکل 22). هر دو رفتار فردی و جمعی به عنوان تابعی از “چگالی ماهی” مورد مطالعه قرار گرفتند و یک گذار از حرکت ناسازگار به حرکت همبستگی یافت شد. همچنین با تجزیه و تحلیل مسیر، Katz و همکاران. [2011] ساختار تعاملات را در میان شینرهای طلایی آموزش و پرورش، Crysoleucas Notemigonus به دست آورد. آنها دریافته اند که این یک قانون هماهنگی نیست بلکه یک تنظیم سرعت است که در طول تعامل یک جنبه کلیدی است، به عنوان مثال، تغییرات در سرعت های انجام شده در هر دو طرف پشت و در مقابل ماهی ضروری است. آنها استدلال می کنند که تراز بندی تنها قدرت تنظیم مقررات را مدول می کند، نه به عنوان یک نیروی صریح. یکی دیگر از مطالبات مهم مطالعه این است که تعامل مشاهده شده را نمی توان به مجموع تعاملات دو بدن تجزیه کرد، بلکه تعاملات سه بدن برای توضیح دینامیک مشاهده شده ضروری است.ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

با استفاده از تکنیک جدید “سنجش ​​از دور سنجی اقیانوس آکوستیک”، OAWRS [ماریس و همکاران، 2006]، که امکان تصویربرداری لحظه ای و نظارت مداوم روی ساحل ماهی های اقیانوسی را در ده ها هزار کیلومتر مربع فراهم می کند، ماریس و همکاران. [2009] جمعیت های شاه ماهی بزرگ را در طول تخم ریزی مشاهده کرد (نگاه کنید به شکل 23). این تیم یک انتقال سریع از رفتارهای ناسازگار تا بسیار هماهنگ را در یک تراکم بحرانی مشاهده کرد و به دنبال آن یک مهاجرت گروهی سازمان یافته (نگاه کنید به شکل 24). علاوه بر این، در توافق با مطالعات دیگر (نگاه کنید به بخش 3.8)، آنها همچنین دریافتند که مجموعه کوچکی از رهبران می توانند به طور قابل توجهی بر اقدامات یک گروه بسیار بزرگتر نفوذ کنند.

شکل 22: Becco et al. [2006] مسیرهای ماهی جوان ماهی Tilapia را در مدرسه ثبت کرد. (a) عکس تیلاپیا همراه با فرزندانش. (ب) مسیر 20 ماهی (معادل 350 ماهی / متر مربع) برای 41 ثانیه ثبت شده است. (ج) همانند پیشین، اما با 905 ماهی / متر مربع است. مقیاس نوار در زیر تصاویر (b) و (c) نشان دهنده 1cm × 5cm است. از Becco و همکاران. [2006]

حیوانات حیوانی – به این ترتیب ماهی نیز – این است که چگونه تصمیم مشترک به دست می آید. اگر آنها با هم متحد باشند، دائما با سوالاتی مواجه هستند: کدام مسیر برای شنا کردن، جایی برای توقف و علوفه، چگونگی محافظت در برابر شکارچیان و غیره. آیا توسط یک رهبر یا با توافقی خاصی اداره می شود؟ [Reebs، 2000، Sumpter et al.، 2008، Biro et al.، 2006] چگونه اندازه مدرسه بر تصمیم گیری تأثیر می گذارد؟ [Grunbaum، 1998]. ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

شکل 23: تصاویری از رنگ (OAWRS) رنگی نشان می دهد که تشکیل ماهیهای مرغ وسیع، که شامل میلیون ها ماهی آفتابگردان است، در 3 اکتبر 2006 در سمت شمالی بانک ژرژ (بین ایالات متحده و کانادا) واقع شده است. Adapted from Makris et al. [2009]

با توجه به مفهوم “تصمیم سازگاری”، اکثر محققان از تعریف پیشنهاد شده توسط Conradt و Roper [2005] پیروی می کنند، که آن را به عنوان فرایندی تفسیر کردند که در آن “اعضای یک گروه بین دو یا چند اقدام متقابل منفرد با هدف رسیدن به یک توافق “و” رهبری “،” آغاز مسیرهای جدیدی از حرکت توسط یک یا چند فرد بود که پس از آن توسط سایر اعضای گروه دنبال شد “(Krause et al.، 2000).

در یک آزمایش اخیر Ward et al. [2008] کشف کردند که ماهی های فردی تنها زمانی پاسخ می گویند که تعداد آستانه ای از آنها را برای انجام رفتار خاصی (“پاسخ گزینش”) دیدند. آنها آزمایشگاهی (و همچنین مدل سازی) فرآیند تصمیم گیری در مورد حرکت یک مدرسه در مورد نوع خاصی از ماهی را مورد بررسی قرار دادند. Reebs [2000] دوازده زینتی طلایی را آموزش داد تا از ظهر در ظهر از ظهر در یکی از گوشه های درخشان خود در مخزن خود انتظار داشته باشند و تحقیق کنند که آیا این افراد مطلع بودند یا خیر. او دریافت که یک اقلیت افراد آگاه (حتی یک نفر) می تواند به محل غذا منجر شود. او همچنین مشاهده کرد که ساقه ها هرگز تقسیم نشده و همیشه توسط همان ماهی هدایت می شوند.ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

بعضی از آزمایشات نشان می دهد که این نتایج از “ماهی های تکراری” یا روبات های ماهی برای مطالعه رفتار تصمیم گیری استفاده می کنند [Sumpter et al.، 2008، Faria et al.، 2010a].

شکل 24: (رنگی آنلاین) نتایج حاصل از ارزیابی داده های ضبط شده توسط تکنیک “سنجش از دور سنجی اقیانوس آکوستیک” (OAWRS)، به شکل زیر نشان داده شده است. (شکل) 23 (الف) طول سه قطعه تشکیل شده (در سمت چپ، رنگ های قرمز، آبی و سیاه رنگ به صورت آنلاین نشان داده شده است) و فاصله مهاجرت (پایین تصویر، سبز آنلاین) در عملکرد زمان. خطوط جامد دامنه های مناسب برای داده های ضبط شده هستند. (ب) و (ج) تراکم جمعیت در مقایسه با زمان برای داده ها 1 (داده های آبی آنلاین) و ساقه 2 (داده های قرمز آنلاین). رشد آهسته در تراکم جمعیت به سرعت افزایش می یابد بلافاصله پس از رسیدن به چگالی حیاتی ماهی (0.18 / ish / m2 مربوط به حدود تراکم نرمال 0.027 = p = 0.027 است. تراکم نرمال به عنوان p = p / pmax تعریف می شود، جایی که pmax بیشترین تراکم مشاهده شده، حدود 6.6 ماهی / متر بر اساس زیر تصویر b) است. اقتباس شده از Makris و همکاران. [2009]. ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

3.7 دسته پرنده

دسته ای از پرندگان در طول سالها موضوع گمانه زنی و بررسی بوده است. برخی از جنبه های تقریبا پارادوکسیک الگوهای حرکت بسیار مختصر در حال حاضر در اواسط دهه 1980 [Potts، 1984] اشاره شده است. در این مقاله، پاتز بحث کرد که چگونه جنبش های گله شروع و هماهنگ شده، از طریق یک فریم بر اساس تجزیه و تحلیل فیلم با سرعت بالا از گله های sandpiper. او استدلال کرد که هر فرد می تواند یک جنبش گله را آغاز کند، که سپس از طریق گله در یک شکل موج مانند که از سایت آغاز شده پخش می شود.

تحقیقات به بررسی ویژگی های مختلف پرواز گروهی پرندگان، از جمله اثرات موضعی بر مراقبت (عمدتا ضد شکارچیان) [الگار، 1989، Beauchamp، 2003]، اندازه گله، اثرات موضعی و تجاوز در داخل خاص در سرخپوستان اروپا [Keys and Dugatkin ، 1990]، مکانیزم های فرود [Bhattacharya و Vicsek، 2010]. اسکل ها از غازها وحشی مشهور هستند برای سازه های خاص V شکل خود، که spatio-temporally توسط Hayakawa [2010] تجزیه و تحلیل شده است. با انجام معیارهای میدانی، نوسانات طولانی مدت با تکثیر تک رشته را از طریق رشته مشاهده کرد، و همچنین یک مدل مربوطه را پیشنهاد کرد. Parrish and Hamner [1997] یک مجموعه قابل توجه از مقالاتی در مورد وضعیت هنر تحقیقات مربوط به انجمن های حیوانی در سه بعد منتشر کردند. جدیدترین و چشمگیر تحقیقات تجربی تجربی در چارچوب یک پروژه NEST FP6 اتحادیه اروپا (Starflag، 2005-07) انجام شد. در این پروژه، موقعیت های 3D پرندگان فردی (Starlings اروپا، Sturnus vulgaris) را در بین گله هایی که حاوی 2600 نفر بود، با استفاده از تکنیک های بینایی و رایانه ای اندازه گیری کردند (نگاه کنید به شکل 25). آنها ساختار گله را با توزیع فضایی نزدیک ترین همسایگان هر پرنده مشخص می کنند. با توجه به یک مرجع پرنده، آنها جهت گیری زاویه نزدیکترین همسایه خود را با توجه به جهت حرکت گله اندازه گیری کردند و این روند را برای همه افراد درون یک گله به عنوان پرنده مرجع تکرار کرد. شکل 26 موقعیت متوسط ​​زاویه نزدیکترین همسایگان را نشان می دهد. مشاهدات اصلی مهم تیم تحقیق در رم این بود که ستاره ها در گلدان های بزرگ، به جای آنهایی که در یک فاصله معین (“رویکرد متریک”) هستند، با نزدیکترین همسایگان 6-7 (رویکرد توپولوژیکی) ارتباط برقرار می کنند. بنابراين، آنها تأکید کردند که اثر تراکم در این (و احتمالا اکثر) گله ها از آن ها انتظار می رود که از مدل هایی با فرض محدوده تعامل مکانی محدود باشد (Ballerini et al.، 2008). مدل بذر توپولوژیکی بر اساس یافته های فوق اخیرا توسط بئد و همکاران مورد بررسی قرار گرفت. [2011a].ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

از سوی دیگر، آزمایش های دیگر – در مورد گونه های مختلف دیگر – دیدگاه مخالف را نیز امکان پذیر می سازد، یعنی که دامنه تعامل با تراکم تغییر نمی کند (Buhl et al.، 2006). این سوال هنوز موضوع تحقیقات است و ممکن است به راحتی منجر به نتیجه گیری شود که این مکانیزم از گونه به گونه متفاوت است.

کاوانا و همکاران [2010] دادههای فضایی با وضوح بالا از هزاران ستاره را با استفاده از تصویربرداری استریو به دست آورد تا پاسخ گله بزرگی را به اختلال خارجی محاسبه کند. آنها در تلاش بودند تا منشأ واکنش جمعی را درک کنند، یعنی اینکه کل گروه به طور کلی به محیطش واکنش نشان می دهد. محققان  اظهار داشتند که واکنش جمعی در گروه های حیوانی ممکن است از طریق ارتباطات رفتاری بدون مقیاس به دست آید. این پیشنهاد بر اساس اندازه گیری تا چه اندازه نوسانات سرعت پرندگان مختلف به یکدیگر متصل است. آنها دریافتند که همبستگیهای رفتاری به عنوان یک قانون قدرت با یک شاخص شگفت انگیز کوچک فرو می ریزند، و به این ترتیب هر حیوان را با محدوده ادراک موثر بسیار بزرگتر از محدوده تعامل مستقلی بین فرد فراهم می کند. برای مشخص کردن مبانی یافته های تجربی، شبیه سازی های بیشتری لازم است. ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

شکل 25: (رنگی آنلاین) دسته های معمولی سرخدار و با 3D بازسازی. شده است  (الف ) و (ب ) عکس یکی از دسته های مورد بررسی است. عکس ها در همان لحظه توسط دو دوربین دیجیتال، فاصله 25 متری ساخته شده اند. برای بازسازی دسته ها در 3D هر تصویر پرنده در سمت چپ باید به تصویر متناظر آن در سمت راست برسد. مربع های قرمز کوچک نشان می دهد پنج از این جفت های همسان با یکدیگر هستند. (ج- ال) بازسازی 3D از دسته های مورد تجزیه و تحلیل از چهار دیدگاه مختلف. (د) دسته بازسازی شده از همان نقطه نظر به عنوان (ب). از Ballerini و همکاران. [2008]

یک جهت بسیار جدید (که با پیشرفت های تکنولوژیکی امکان پذیر است) بدست آوردن اطلاعات در مورد موقعیت پرندگان فردی در طول مشاهدات با استفاده از دستگاه های GPS فوق العاده نوری (نگاه کنید به شکل 27). اگر چه تکنولوژی کنونی برای مقیاس بزرگ مناسب نیست، تحقیقات با دقت بالا (فقط در طی آزمایش و حل و فصل ترتیب متر، تنها دو انگشت به دست آمده است)، این روش قبلا به نتایج مهمی دست یافته است [Roberts et al.، 2004، Akos et al.، 2008].ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

شکل 26: (رنگ آنلاین) تراکم زاویه ای متوسط نزدیکترین همسایگان پرندگان. این نقشه نشان می دهد که کمبود قابل توجهی از نزدیک ترین همسایگان در امتداد جهت حرکت دارد، بنابراین ساختار به شدت بی نظیر است.

(توضیح احتمالی برای این پدیده ممکن است در ساختار تشریحی دستگاه تصویری این ژن قرار گیرد). بر اساس محققان ، آنیزوتروپیک مشاهده شده اثر تعامل بین افراد است. اقتباس از Ballerini و همکاران. [2008]. ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

شکل 27: (رنگی آنلاین) یک کبوتر خانگی پیش از آموزش با یک دستگاه GPS کوچک بر روی پشت خود، یک تکنولوژی اخیر برای به دست آوردن اطلاعات در مورد موقعیت پرندگان فردی است. از ناجی و همکاران [2010]

استفاده از داده های GPS در هر شش کبوتر بسیار پر رونق، بهره وری از یک گله توسط Dell’Ariccia و همکاران مورد بررسی قرار گرفت. [2008] آنها دریافتند که عملکرد پرندگان پرنده به عنوان یک گله به طور قابل توجهی بهتر از پرندگان است که به صورت جداگانه آزاد می شوند. استفاده از ردیابی GPS با دقت بالا از جفت کبوتر Biro و همکاران. [2006] دریافت که اگر مناقشات بین دو ترجیحات جهت گیری دو پرنده کوچک بود، افراد به طور متوسط ​​مسیرهای خود را، در حالی که اگر درگیری بیش از یک آستانه انتقادی رخ داد، این جفت تقسیم شد و یا یکی از پرندگان به عنوان رهبر تبدیل شد.

با استفاده از یک روش مشابه، پیگیری سیاهههای مربوط به دستگاه های جیپیاس سبک وزن با دقت بالا، Nagy et al. [2010] سلسله مراتب مشخصی را در میان کبوترهای متعلق به همان گله با تجزیه و تحلیل داده ها در مورد نقش های اصلی در تعاملات دوگانه یافت (نگاه کنید به شکل 28). آنها نشان دادند که موقعیت مکانی متوسط ​​کبوتر درون گله به شدت با موقعیت آن در سلسله مراتب ارتباط دارد.

یکی از سؤال های طولانی پیرامون رفتار جمعی ارگانیسم ها، اندازه گیری و تفسیر موقعیت های آنها در مقایسه با یکدیگر در طی فلاکت است. داده های دقیق از این نوع بازسازی قوانین تعامل بین موجودات فردی را ممکن می سازد. در یک مقاله اخیر Lukeman و همکاران. [2010] تحقیقاتی را با هدف خاص انجام داد. آنها یک مجموعه داده با کیفیت بالا از scoters گشت و گذار را تجزیه و تحلیل کردند، تشکیل گروه های به خوبی فاصله از صدها نفر از افراد در سطح آب (شکل 29). Lukeman و همکاران [2010] توانست داده ها را به مدل های تعامل منطقه ای متصل کند (به عنوان مثال، کووینز و همکاران، 2002)) و مشخص می کند که کدام نیروهای متقابل فرد برای توضیح الگوهای فضایی مشاهده شده، کافی است. یافته های اصلی این است که ویژگی های مهمی از scoteers گشت و گذار مشاهده شده را می توان به وسیله مدل های فضایی با قوانین خاص تعریف شده تعریف کرد.ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

3.8 رهبری در گروه های پستانداران و جمعیت

بسیاری از گونه های حشرات، ماهی و پرنده در گروه های بزرگ زندگی می کنند که در آن اعضای یکسان (از دیدگاه حرکت جمعی) در نظر گرفته می شوند و قادر به تشخیص یکدیگر در سطح فردی نیستند (اگر چه همه آنها [Nagy et al.، 2010] ) چنین گروه هایی ممکن است به توافقی دست یابند بدون رهبر (با پاسخ اکثریت، ارزش متوسط، و غیره) و یا با یک رهبر. با این حال، حتی در این مورد اخیر، رهبری به لحاظ زمانی، چون براساس تفاوت های زمانی، مانند اطلاعات مربوط به مکان غذا یا تفاوت در برخی از دولت های داخلی (گرسنگی، تحریک تخمک و غیره) است. به عنوان یک تفاوت مهم، اکثر پستانداران توانایی تشخیص فردی را دارند که باعث ایجاد ساختار گروه سلسله مراتبی می شود. اگر چه فرضیه این است که افراد غالب در همان زمان کسانی هستند که گله را هدایت می کنند، کاملا قابل اعتماد است؛ در واقع، مطالعات بیولوژیکی اخیر نشان می دهد که در بسیاری از موارد هیچ گونه ارتباط مستقیم بین سلطه و رهبری وجود ندارد. احتمالا این تعامل در میان خویشاوندی، سلطه، حالت درونی و برخی از شرایط بیرونی است. ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

شکل 28: (رنگی آنلاین) مسیر پرواز و شبکه رهبری مربوط به گله کبوتر. (الف) بخش دو دقیقه ای از مسیر کبوتر دهی ضبط شده توسط دستگاه های GPS کوچک (همانطور که در شکل 27 نشان داده شده است). نامه های مختلف (و رنگ های آنلاین) به افراد مختلف اشاره دارد. نقطه های کوچک در خط نشان می دهد 1 ثانیه، مثلث 5 نشان می دهد، و آنها در جهت پرواز اشاره می کنند. (ب) شبکه رهبری برای پرواز نشان داده شده در زیر تصویر (a). هر گره (نامه) یک پرنده را نشان می دهد، که در آن لبه های کارگردان از رهبر به دنبال کننده است. اعداد در لبه ها نشان دهنده تاخیر زمانی (در ثانیه) در حرکت دو پرنده است. برای آن جفت پرنده که مستقیما با یک لبه ارتباط برقرار نمی شود، جهت گیری را نمی توان با استفاده از آستانه اعمال حل کرد. اقتباس از ناجی و همکاران. [2010]

شکل 29: (رنگی آنلاین) یک گله از گشت و گذار (M. perspicillata) شنا در سطح آب (A). مختصات و سرعت واقعی پس از تصحیح برای چشم انداز و اثرات جریان رانده شده است. پس از Lukeman و همکاران [2010]

زبرا، مانند بسیاری از پستانداران دیگر، در طول دوره شیردهی به میزان قابل توجهی آب و انرژی بیشتری نیاز دارند. Fischhoff و همکاران [2007] اثر دو عامل، هویت و وضعیت درونی را بر رهبری در گله ژیروس Equus burchellii مورد بررسی قرار داد. “هویت” هر دو سلطه و خویشاوندی را پوشش می دهد، در حالی که دولت درونی به عنوان دولت تولید مثل (اگر فرد در دوره شیردهی آن است یا نه) تفسیر می شود. هارمونی گورخر شامل افراد بسیار محکم است که در آغاز جنبش های گروهی نقش زنان عادی (“تفاوت های شخصی”) دیده می شود. محققان  همچنین دریافتند که زنان شیرده اغلب از حرکات غیر لاکتوبی حرکت می کنند، بنابراین شیردهی، به عنوان حالت درونی، نقش مهمی در رهبری ایفا می کند. دیگران ارتباط بیشتری با سلسله مراتب پیدا می کنند. Sarova و همکاران [2010] یک گله 15 گاو گوشت گاو، Bos taurus را برای یک دوره سه هفته ای با استفاده از دستگاه های GPS ثبت کرده است. آنها متوجه شدند که حرکتهای کوتاه مدت و حرکات نگهداری توسط فرد خاص هدایت نمی شوند، بلکه به جای آن، به شیوه ای درجه بندی شده تحت تاثیر قرار می گیرند، یعنی هر فرد بالاتر در سلسله مراتب گروه قرار می گیرد، نفوذ بیشتر آن بر حرکت حرکت گله با توجه به مشاهدات، میوه های رشت (Macaca mulatta) ترجیح می دهند برای پیوستن به افراد مرتبط و یا افراد بالای رده نیز، در حالی که ماکائو تونکاینا (Tonkean macaques) (Macaca tonkeana) هیچ نظم خاصی در هنگام خروج نداشت [سئور و پتی، 2008]. در مقاله ی بررسی اخیر، پتی و بن [2010] فرایند تصمیم گیری جمعی (در مورد جنبش های گروهی) را به عنوان ترکیبی از دو نوع قوانین تفسیر کرد: “فردی” و “خود سازمان یافته”. اولین مورد، تفاوت های [حالت های عمدتا درونی] حیوانات را شامل می شود، یعنی تفاوت ها در وضعیت اجتماعی، فیزیولوژی، حالت پر انرژی، و غیره. دومین، selforganization، مربوط به تعاملات، پاسخ های ساده در میان افراد است.ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

در مورد مواردی که رهبری به تنهایی از تفاوت در وضعیت درونی اعضای گروه ظاهر می شود (کسانی که اطلاعاتی را در اختیار دارند)، Couzin et al. [2005] یک مدل ساده را پیشنهاد کرد تا نشان دهد که چگونه چندین فرد آگاه میتوانند کل گروه را رهبری کنند. در این مدل (که در بخش 5.4 توضیح داده شده است) اعضای گروه سیگنال نمی دهند و نمی دانند کدام یک از آنها (در صورت وجود) دارای اطلاعات مربوط به جهت مورد نظر است. این مدل پیش بینی می کند که حتی اگر بخشی از افراد مطلع در گروه بسیار کوچک باشد، گروه به طور کلی می تواند دقت زیادی در حرکت آن به دست آورد. در حقیقت، بزرگتر اندازه گروه، کوچکتر بخشی از آگاهی است.

اعضای لازم برای رهبری گروه هستند. دایر و همکاران [2008] این پیش بینی ها را بر گروه های انسانی آزمایش کرد که در آن افراد آزمایشی ساده لوحانه بودند و از ارتباطات کلامی و یا سایر سیگنال های فعال استفاده نمی کردند. این آزمایشها در واقع پیش بینی ها را پشتیبانی کردند. آزمایش های دیگر رابطه بین موقعیت مکانی افراد آگاه و سرعت و دقت حرکت گروه را مورد بررسی قرار داد (دایر و همکاران، 2009). نتایج به دست آمده در جمعیت های بزرگ نیز (100 و 200 نفر) اثبات شده است که می تواند پیامدهای مهمی در برنامه هایی برای هدایت گروه های انسانی برای مثال در موارد اضطراری داشته باشد. ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

فریا و همکاران [2010b] اثر دانش را در مورد حضور و هویت یک رهبر در گروه های کوچک انسانی مورد مطالعه قرار داد و همچنین این نشانه های اجتماعی ناخواسته را مورد بررسی قرار داد که اعضای گروه می توانند رهبران را شناسایی کنند. با این هدف 3 درمان را انجام دادند: در ابتدا، شرکت کنندگان نمی دانستند که یک رهبر وجود دارد، در درمان دوم آنها دستور داده شد که رهبر را دنبال کنند، اما آنها نمی دانستند چه کسی است، در حالی که در سوم آنها می دانستند که چه کسی رهبر بود آزمایش ها در یک منطقه دایره ای با قطر 10 میلی متر با شماره های 1 تا 16 نشان داده شده اند. این علامت ها به طور مساوی در اطراف محوطه قرار داشتند، همانطور که در شکل 30 نشان داده شده است. در تمام آزمایشات، شرکت کنندگان دستور دادند (I) برای ایجاد هر حرکت، (ii) پیاده روی به طور مداوم، و (iii) با هم به عنوان یک گروه باقی بمانند. دستورالعمل های بیشتر بر روی یک لایه  کاغذ ارائه شد: یک نفر (به صورت تصادفی انتخاب شده) خواسته شد که به مقصد (به صورت تصادفی انتخاب شده) حرکت کند اما با گروه ملاقات کند. او “فرد آگاه”، “رهبر” بود. بقیه گروه اطلاعاتی نداشتند که دستورالعمل های آنها از درمان به درمان متفاوت بود: در اولین مورد آنها فقط خواسته شده بودند که با گروه بمانند. در درمان دوم آنها گفته شد که رهبر را دنبال کنند، اما آنها نمی دانستند چه کسی است. در سومین، از آنها خواسته شد که رهبری را که هویت او را در اختیار داشت، دنبال کند (به رنگ آن اگر در صندلی خود باشد). گرچه دقت جنبش گروهي از درمان به درمان به طور قابل توجهی متفاوت بود، رهبر همیشه موفق به هدایت گروه به هدف شد. حداقل حرکت دقیق گروهی در طی اولین درمان اندازه گیری شد، در حالی که دوم و سوم حرکت های گروهی را انجام دادند که دقت آن نزدیک ترین مقدار حداکثر ممکن بود. سه عامل اصلی به عنوان نشانه های ناخواسته اجتماعی مطرح شده اند که ممکن است به اعضای گروه های ناشناس برای شناسایی رهبر کمک کند: (1) زمان شروع راه رفتن – افراد آگاه معمولا شروع به راه رفتن زودتر کردند، (2) فاصله از مرکز گروه – رهبران دورتر بودند از مرکز نسبت به دیگران، و (iii) نسبت زمان صرف شده در زیر – افراد مطلع به زمان قابل ملاحظه ای کمتر از زمان صرف شده اند.

شکل 30: (رنگ های آنلاین) جهت ها (فلش ها) و مسیرهای پیاده روی (خطوط) هشت شرکت کننده در طول درمان دوم. رنگ شرکت کنندگان را شناسایی می کند. رهبر – مشخص شده توسط یک زیر (الف) – به هدف به طور تصادفی انتخاب شده است که با (الف) وضعیت در ابتدای محاکمه مشخص شده است و (ب) 25 ثانیه بعد. اقتباس شده از Faria و همکاران [2010[bترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

بسیاری از محققان  گروه های حیوانی را از نظر تفسیر هزینه و سود مطالعه می کنند. آنها نشان میدهند که برای یک فرد، زندگی در یک گروه به نفع بیشتر نسبت به عیب است، که بعد از همه دلایل نهایی تشکیل گروهی است. با این حال، هنگامی که رسیدن به یک اجماع، اگر افراد در دولت و تجربه متفاوت – که منطقی است فرض کنید – پس از آن برخی از افراد مجبور به پرداخت “هزینه های اجماع” بزرگتر نسبت به دیگران (که ساحل است که فرد پرداخت می شود با فراتر از رفتار مطلوب خود را به به تصمیم مشترک منتقل شود [King et al.، 2008]). مدل های نظری “تصمیم گیری های دموکراتیک” را ارزان تر (از لحاظ هزینه اجماع متوسط) نسبت به “تصمیم گیری های مستبدانه” تخمین می زنند (Conradt and Roper، 2003) که برآورد توسط تعدادی از مشاهدات نیز پشتیبانی می شود [Conradt and Roper، 2005]. با این حال، بسیاری از گروه های حیوانی (از جمله اولاترا و انسان ها) اغلب تصمیمات مستبدانه ای را دنبال می کنند. آزمایش های زمینه (به عنوان مثال در بابون های وحشی [King et al.، 2008]) نقش روابط اجتماعی و انگیزه های رهبر در چنین مواردی را برجسته می کند. از دیدگاه نظری بیشتر، Conradt و Roper [2010] نسبت هزینه / سود را در طول حرکت گروهی، جداگانه برای زمانبندی و تصمیمات فضایی مورد بحث قرار دادند.

Sumpter [2010] در کتاب اخیر خود در مورد رفتار حیوانات دسته جمعی یک فصل کامل را برای تصمیم گیری اختصاص داده است.

3.9 درس های مشاهدات

مزایای اصلی که اغلب فرض شده فلاکت است عبارتند از:

1. دفاع در برابر شکارچیان

2. اکتشاف کارآمدتری برای منابع یا شکار

3. تصمیم گیری در گروه های بزرگتر بهبود یافته (به عنوان مثال، در جایی که می خواهید)

به طور کلی می توان گفت که با افزایش حجم گروه، فرایند تصمیم گیری احتمالا به کارآیی بیشتری خواهد رسید [Camazine et al.، 2001، Conradt and List، 2009، Krause et al.، 2010]. علاوه بر این، بر اساس مشاهدات متعدد، فرضیه های زیر می توانند در مورد ماهیت الگوهای حرکت ناشی می شود:

1. حرکت و تمایل به اتخاذ مسیر حرکت همسایگان، دلیل اصلی حرکت دستور داده شده است.

2. ظاهرا رفتارهای مشابه یا بسیار مشابه در سیستم های منشا بسیار متفاوت رخ می دهد. این نشان می دهد احتمال وجود کلاس های جهانی از الگوهای حرکت جمعی. ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

3. شرایط مرزی ممکن است به طور قابل توجهی بر ویژگی های اصلی flocking تاثیر می گذارد.

4. تصمیم گیری جمعی معمولا در حالت مرتب در سطح جهانی بسیار ناچیز و به صورت محلی (به همراه یک عملکرد همبستگی سرعت نسبتا کند، اما به طور پیوسته تسخیر کننده) ساخته می شود که در آن حجم اطلاعات محرمانه در مقیاس بزرگ افزایش می یابد.

4 مدل پایه

4.1 ساده ترین ذرات خودکاری (SPP)

مدل سازی گله ها به طور همزمان توسط جوامع گوناگون واجد شرایط متخصصان گرافیک کامپیوتری، زیست شناسان و فیزیکدانان مورد توجه قرار گرفته است. شاید اولین شبیه سازی بولتن شناخته شده شناخته شده توسط رینولدز [1987] منتشر شد، که عمدتا توسط ظاهر بصری چندین اشیاء پرواز منصفانه، از جمله پرندگان خیالی و سفینه فضایی، انگیزه داشت. اشیاء مانند پرنده او، که او نامیده می شود “boids”، در کنار مسیرهای تعیین شده توسط معادلات دیفرانسیل با توجه به سه نوع تعامل: حرکت اجتناب از برخورد، در جهت همسایگان و در نهایت، تلاش برای نزدیک شدن به مرکز توده گله، همانطور که در شکل 31 نشان داده شده است. این مدل قطعی بود و تعدادی از پارامترهای نسبتا راحت قابل تنظیم داشت. http://www.red3d.com/cwr/boids/ وب سایت http://www.red3d.com/cwr/boids/، تا سال 2001 توسط رینولدز ایجاد و نگهداری می شود، یک منبع منحصر به فرد از پیوندهایی به انواع اطلاعات (برنامه ها، دموی، مقالات، تصویر، مقالات و غیره) است. مربوط به حرکت گروهی.ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

مدل مدل رینولدز با شبیه سازی زودهنگام انجام شده توسط Aoki [1982]، که از قوانین زیر (مشابه آنچه که توسط رینولدز فرض شده)، به منظور شبیه سازی حرکت جمعی ماهی ها استفاده می شود: (a) اجتناب، (b) حرکات موازی موازی و (ج) رویکرد. سرعت و جهت افراد به صورت تصادفی در نظر گرفته شد، اما جهت واحدهای مربوط به محل و موقعیت همسایگان بود (به عنوان بخشی از سرعت به خاطر سادگی، مستقل از دیگر افراد در نظر گرفته شد). در این مقاله پیشگام در زمینه، قبلا اعلام شده است که حرکت جمعی بدون رهبر و افرادی که اطلاعات مربوط به حرکت کل مدرسه را دارند، می تواند رخ دهد.

شکل 31: (رنگ آنلاین) سه رفتار اصلی جهت گیری حرکت حرکت اشیاء (“boids”) را تعیین می کند. (الف) جداسازی، به منظور جلوگیری از انقباض جفت گاوهای محلی. (هر قایق تنها به فلوکومت ها در یک محله خاص اطراف خود واکنش نشان می دهد، آنها “همجنس گرایان محلی” هستند.) (b) تراز: اشیاء به سوی جهت اصلی به سمت گله های محلی خود حرکت می کنند. (c) انسجام: اشیا به سمت موقعیت متوسط همسایه هایشان حرکت می کنند.

به منظور ایجاد تفسیر کمی از رفتار گله های عظیم در حضور اختلال، یک روش فیزیک آماری برای فلاکت در سال 1995 توسط Vicsek و همکاران معرفی شد. [1995] که امروزه به طور گسترده ای به عنوان «مدل ویسی» (VM) به عنوان مثال [Baglietto and Albano، 2008، 2009a، Kulinskii و Chepizhko، 2009، Chate و همکاران، 2008a، ZhiXin و Lei، 2008، Jadbabaie و همکاران، 2003، Ginelli و همکاران، 2010]. در مقاله حاضر ما به این رویکرد به عنوان “SVM”، مطابق با مدل استاندارد Vicsek اشاره می کنیم که در [Huepe and Aldana، 2008، Bertin et al.، 2009] پیشنهاد شده است. در این مدل، اختلالاتی که به عنوان نتیجه طبیعی بسیاری از عوامل تصادفی و قطعی بر روی حرکت ارگانیسم های فلک شناخته می شود، با اضافه کردن یک زاویه تصادفی به جهت میانگین (معادل 15) مورد توجه قرار می گیرند. در این روش سلولی-اتوماتیک مانند ذرات خودکاری (SPP-s) واحد با یک سرعت مطلق ثابت v0 حرکت می کند و مسیر متوسط ​​دیگران را در یک فاصله معین R فرض می کند. بنابراین معادلات حرکت برای سرعت   و موقعیت ذره من دارای همسایگان با برچسب j است. ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

اینجا h . .iR میانگین میانگین (یا جمع) سرعت در یک دایره شعاع R را در اطراف ذره i نشان می دهد. بیان  فراهم می کند یک بردار واحد که در جهت حرکت متوسط (مشخص شده توسط زاویه θi (t) آن در این حلقه است. لازم به ذکر است که فرایندهایی که با چنین قاعده ای هماهنگ شده اند می توانند منشا بسیار متفاوت باشند (چسبندگی، هیدرودینامیک، پیش برنامه ریزی شده، پردازش اطلاعات و …). اختلالات را می توان با روش های مختلفی مورد توجه قرار داد. در نسخه استاندارد آنها با اضافه کردن یک زاویه تصادفی به زاویه مربوط به جهت حرکت متوسط در محدوده ذره من نشان داده شده است. زاویه جهت حرکت θi (t + 1) در زمان t + 1 حاصل از  مانند:

این مدل بسیار ساده اجازه می دهد تا شبیه سازی هزاران نفر از ذرات فلاقی را نشان دهد و حالت انتقال فاز نوع دوم را از حالت اختلال به حالت (ذرات در حال حرکت به صورت موازی) نشان می دهد به عنوان سطح اختلالات کاهش می یابد (نگاه کنید به شکل 32). در نقطه گذار ویژگی های هر دو نظم و اختلال در حال حاضر منجر به گله های از هر اندازه (و یک تابع همبستگی سرعت جبری تضعیف).

Shimoyama و همکاران [1996] یک مدل ریاضی (غفلت از نویز) را پیشنهاد کرد که از آنها دسته بندی انواع مختلف الگوهای حرکت جمعی را بدست آورد و همچنین نمودارهای فاز مربوطه را تعیین کرد.

شکل 32: پارامتر سفارش (φ) در مقابل نویز (η) در SVM. (a) انواع مختلفی از نقاط مربوط به اندازه های مختلف سیستم می باشند. (ب) منحنی های مختلف متعلق به سرعت های مختلف v0، که هر ذره حرکت می کند. همانطور که مشاهده می شود، مقدار بتن v0 بر ماهیت انتقال تأثیر نمی گذارد (به غیر از زمانی که v0 = 0، یعنی زمانی که واحدها حرکت نمی کنند). (a) از Czir’ok و همکاران اقتباس شده است. [1997] و (ب) از Baglietto و Albano [2009b] است.ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

همانگونه که در بخش های بعدی مشاهده خواهیم کرد، با تغییر برخی پارامترها، شرایط اولیه و تنظیمات، شبیه سازی ها انواع مختلفی از الگوهای حرکت جمعی را نشان می دهد، مانند گروه های راهپیمایی، کارخانه ها، زنجیر چرخش، باند و غیره (نگاه کنید به بخش. 4.2 و 4.3). در برخی موارد (به عنوان مثال با استفاده از برخی از پارامترهای خاص و تنظیمات اولیه اولیه) این فاز های دستورالعمل می تواند برخی از ویژگی های قابل توجه را نیز نمایش دهد، مانند نوسانات غول پیکر (GNF، به عنوان مثال صفحات 40، 52) و یا تشکیل گروه. با توجه به مطالعات انجام شده، نویز، تراکم، نوع تعامل (جذاب یا مخرب، قطبی یا آپولار، محدوده تعامل) و شرایط مرزی (در صورت استفاده از مدلهای اندازه گیری محدود) همه نقش مهمی در تشکیل از الگوهای خاص

4.1.1 ترتیب انتقال فاز

در مقاله ارائه نوع اصلی (OVM) SVM [Vicsek و همکاران، 1995]، انتقال فرکانس دوم از حرکت اختلال به دستورالعمل وجود دارد. به طور خاص، در محدودة ترمودینامیکی، این مدل استدلال می شود که انتقال فاز جنبشی به طور مشابه در سیستم های متوازن، به طور مساوی ثابت است

که رفتار پارامتر نظم در criticality، در مورد یک انتقال استاندارد دوم مرتبه را تعریف می کند.  مؤلفه های بحرانی هستند، نویز است (به شکل اختلالات تصادفی)، P تراکم ذرات است، و   به ترتیب برای سر و صدای بحرانی برای   اندازه خطی سیستم است.) ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

با این حال، ماهیت پیوسته این گذار مورد سوءاستفاده قرار گرفته است [Gregoire and Chate، 2004] و در نتیجه تعدادی از مطالعات مورد بررسی این جنبه اساسی حرکت جمعی قرار گرفت. Chate و همکارانش، 2008b] در مطالعات پیگیری گسترده خود، نتایج عددی را نشان دادند که نشان می دهد یک سیستم “متقاطع” وجود دارد که آنها L * را فراخوانی می کنند، فراتر از آن شخصیت متناوب انتقال به نظر مستقل از سرعت سرعت. آنها نشان می دهند که این شخصیت متداول رفتار عددی “درست” در حد محدودی نامحدود است. مهم است، Chate و همکاران. [2008b] نتایج را به نفع عکس آنها نشان دادند که L * در محدوده های مختلف متفاوت است: هر دو محدودیت کم و زیاد تراکم، و همچنین در حد کم سرعت. به طور خاص، یک برداشت از برآوردهای آنها نسبت به رژیم های کوچک کوچک که در آثار قبلی در نظر گرفته می شود، مقادیر L * خیلی بزرگ است که شبیه سازی های مربوطه را امکان پذیر نمی سازد.

مطالعاتی که با هدف شناخت ماهیت انتقال فاز فوق (به ترتیب اول و دوم) می یابند که نویز (دقیق تر، نحوه معرفی آن در سیستم) و سرعت حرکت ذرات، یک کلید نقش. بر این اساس، در حالی که شبیه سازی ها نشان می دهد که برای سرعت نسبتا بزرگ (v0> 0.5) انتقال غیرقابل متوقف است، Baglietto و Albano [2009b] نشان داد که برای سرعت های کوچکتر، حتی در حد زمانی که سرعت به صفر می رسد (به جز زمانی که دقیقا برابر با صفر)، انتقال به منظور مرتب است (مستقل از مقدار واقعی سرعت است، همانطور که در شکل 32 ب دیده می شود). اخیرا ایهل [2011] و میشرا و همکاران [2010] توانستند ساختارهای باند مانند را در راه حل های آنها که از یک رویکرد تئوری پیوسته به دست آمده بودند، ببینند. باند معمولا سیگنال انتقال فرکانس اول را نشان می دهد، با این وجود، Ihle [2011] آنها را برای یک پرونده بزرگ سرعت پیدا کرد، در حالی که میشرا و همکاران. [2010] در محاسبات خود فرض کردند که گذار از اختلال به نظم پیوسته است.

آلداان و همکاران [2007] نشان داد که نوع انتقال فاز بستگی به نحوه انتقال صدا در سیستم دارد. آنها دو مدل شبکه را تجزیه و تحلیل کردند که برخی از جنبه های اصلی مشخصه تعامل در سیستم های ذرات خود را بررسی می کنند. در اصطلاح “مدل سر و صدای vectorial”، اختلال (به صورت یک بردار تصادفی) ابتدا به میانگین سرعت ها اضافه می شود و جهت نهایی بعد از این مشخص می شود [Gregoire and Chate، 2004]. هنگامی که سرعت متوسط ​​کوچک است (حرکت مختلط)، این تفاوت ظاهرا ظریف در تعریف جهت نهایی منجر به مکانیزم مرتب سازی متفاوت می شود (ناگهانی – نوع اول مرتبه – انتقال به حالت مرتب).ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

به همین ترتیب، آلدنا و همکاران [2009] تحولات فاز نظم اختلال را به وسیله دو نوع متفاوت از نویز مورد بررسی قرار می دهد: “ذاتی” (شکل اصلی، تحریک زاویه نهایی) و “بیرونی” (یک بردار، منحرف کننده جهت ذرات فردی قبل از میانگین) . ذاتي مربوط به مکانيزم تصميم گيري است که از طريق آن ذرات موقعيت خود را بروز مي دهند، در حالي که خارجي بر سيگنالي است که ذرات از محيط دريافت مي کنند. نخستین بار، فاز پیوسته پیوسته را فرا می گیرد، در حالی که نوع دوم فاز انتقال فاز را تولید می کند [Pimentel et al.، 2008]. در نهایت، ناجی و همکاران [2007] نشان داد که نتایج نویز بردار در یک رفتار است که می تواند با بی ثباتی همراه باشد.

4.1.2 مقیاس اندازه محدود

تا کنون، کامل ترین مطالعه در مورد رفتار پوسته پوسته شدن از سیستم های ذرات خود را نشان می دهد که هماهنگی ساده و اختلال، توسط Baglietto و Albano [2008] انجام شده است. آنها شبیه سازی های گسترده ای از SVM انجام دادند و آنها را با روش مقیاس پذیری محدود (یک روش برای تعیین مقادیر شاخص های بحرانی و نقطه بحرانی با مشاهده اینکه چگونه مقادیر اندازه گیری برای اندازه های مختلف شبکه متفاوت است)، مورد تجزیه و تحلیل قرار دادند با یک رویکرد پویش پویش آنها مشاهده کردند که انتقال به طور مداوم است. علاوه بر این، آنها مجموعه ای کامل از شاخص های بحرانی را برای مورد دو بعدی (از جمله آنهایی که مربوط به مقیاس اندازه محدود هستند) نشان دادند و از لحاظ عددی ارزش آنها را نیز تعیین کرد. به طور خاص، در چارچوب تئوری پویشگر اندازه محدود، مقیاس پذیری برای پارامتر سفارش (از SVM به عنوان بازنویسی شده است. ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

به طور مشابه، نوسان پارامتر نظم،  ، شکل می گیرد

به عنوان یک نتیجه حیاتی، محققان  دریافتند که شاخص هایی که محاسبه شده اند، برآورده شده به اصطلاح روابط هیپرپالکینگ هستند

ماهیت “intermittency” – انفجار متناوب که طی آن نظم به صورت موقت در چنین سیستم هایی گم می شود، اخیرا موضوع تحقیقات بوده است (Huepe and Aldana، 2004).

 4.2 گزینه های مدل اصلی SPP

چندین مدل فوق ساده ترین مدل SPP در طول سال ها پیشنهاد شده است. یکی از اصلی ترین مسیرها شامل مطالعاتی است که سیستم هایی را بررسی می کنند که ذرات (واحدها) از هر قاعده ی هماهنگی صریحا پیروی نمی کنند، فقط در صورت وجود پتانسیل متقابل، برخورد بین آنها رخ می دهد. ما این رویکرد را در بخش دوم بررسی خواهیم کرد. 4.2.1 مدل هایی که به نوعی قاعده هماهنگی برای واحدها در نظر گرفته می شوند، در بخش دوم مورد بررسی قرار می گیرند. 4.2.2ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

4.2.1 مدل بدون قاعده صریح صریح

همانطور که در بخش ذکر شده است. 4.1، در ساده ترین مدل های SPP، یک اصطلاح همگرایی فرض شده است. با این حال، با توجه به مطالعات اخیر (به بخش 3.2 نگاه کنید)، حرکت ذرات ممکن است مرتب شود، حتی اگر هیچ قاعده صیقل دادن به کار برده نشود، اما تراز کردن در برخورد به صورت غیر مستقیم توسط قوانین تعامل محلی. ساده ترین (حداقل ترین) مدل فرایند دستورالعمل ظهور در یک سیستم ذرات خود موتور به نظر می رسد به شرح زیر است: ذرات در حال تلاش برای حفظ یک سرعت مطلق داده شده و تنها تعامل بین آنها یک نیروی خطی مخالف (F) در کوتاه مدت فاصله (یعنی، آنها “محاسبه” میانگین سرعت همسایگان خود را ندارند، و تنها تعامل از طریق نیروی مرکزی pairwise) است. معادلات مربوطه عبارتند از:

جایی که نویز است (اختلالات تصادفی، معمولا نویز سفید)

شبیه سازی مدل فوق فوق الذکر منجر به انتقال اولین مرتبه از حرکت جمعی اختلال به یکپارچه می شود [Derzsi et al.، 2009]، همانطور که در شکل 33 دیده می شود. ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

اخیرا نتایج مشابهی برای یک مدل ساده دیگر به دست آمد که تنها یک فرم خاصی از برخورد ناپیلی بین ذرات بود [Grossman et al.، 2008]. در آزمایش های عددی خود، ذرات ایزوتروپیک خود حرکتی حرکت می کنند و در یک سطح صاف دو طرفه بدون شک حرکت می کنند. تحمیل شرایط مرزی بازتابنده، تعدادی از پدیده های جمعی را تولید می کند: مهاجرت به دستور، شکل گیری vortices (نگاه کنید به شکل 34) و حرکت تصادفی هرج و مرج زیرگروه ها. تغییر چگالی ذرات و مرز فیزیکی سیستم – به عنوان مثال از یک دایره به شکل بیضی شکل – دوباره به انواع مختلف حرکت جمعی منجر می شود؛ برای تراکم های خاص و انواع مرزی، این سیستم، رفتار فضایی-غیرمستقیم زیربخشهای جمع و جور واحد را نشان می دهد. دلیل این که حرکت جمعی جمعی در چنین سیستمی ظاهر می شود این است که هر یک از این برخورد ناپیوسته بین ذرات ایزوتروپیک موجب ایجاد هم ترازی می شود، که منجر به افزایش همبستگی کلی سرعت می شود (می توان نشان داد که برخورد ها موجب حفظ حرکت نمی شوند، اما منجر به حداقل یک افزایش جزئی در هر زمان) چنین آزمایش های عددی در روشن کردن سوال در مورد حداقل الزامات سیستم برای نشان دادن حرکت جمعی، بر اساس تنها بر تعاملات فیزیکی اساسی است.

شکل 33: (رنگ آنلاین) توزیع چگالی احتمال پارامتر سفارش در برابر نویز برای 1200 ذرات. ماهیت اول نظم انتقال با رفتار پارامتر سفارش، نشان داده شده در محور عمودی، که به طور ناگهانی سقوط می کند، در این مورد در سطح نویز 0.007 نشان داده شده است.

شکل 34: (رنگ آنلاین) تشکیل گرداب در یک مرز گرد بازتابنده. بازتاب مرزها باعث می شود که ذرات به موازات آنها حرکت کنند. هر دو جهت عقربه های ساعت و گردان های عقربه های ساعت می توانند با توجه به جهت گیری تصادفی انتخاب شده شکل بگیرند. (الف) یک عکس از ذرات (N = 900). (ب) حرکت آنها در مدت کوتاهی از زمان. (ج) سرعت متوسط دانه دانه درشت.  گراسمن و همکاران [2008]ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

شکل 35: (رنگ آنلاین) (الف) میل”، (ب)زنجیر چرخشی” بدون تقاطع، (ج)با یک اتصال، و (د) با دو تقاطع خود. از Stombom [2011].

استرومبوم [2011] نیز یک مدل SPP را در نظر گرفت که در آن فقط یک نوع قانون تعامل اجتماعی مورد توجه قرار گرفت: جاذبه. با استفاده از شبیه سازی، او الگوهای مختلفی از قبیل swarms (مجموعه ای از ذرات با همجواری کم و متفاوت)، الگوهای آسیب ناپذیر (گروهی که ذرات در یک مسیر دایره ای در اطراف یک مرکز مشترک حرکت می کنند) و گروه های متحرک متحرک (در کدام واحدها به نحو بسیار هماهنگ حرکت می کنند) مهم این که این سازه ها فقط در حضور نویز باقی می ماند. معرفی یک زاویه کور (که ناحیه پشت هر واحد است که ذرات دیگر آن “نامرئی” هستند و به این ترتیب، برخی از آنها را در سیستم قرار می دهد) تأثیر بنیادی بر الگوهای ظهور داشت: “زنجیر چرخشی” ظاهر شد (نگاه کنید به شکل 35). در این زنجیرها واحدها بر روی یک منحنی بسته با صفر (شکل 35b)، یک (شکل 35c) یا دو (شکل 35d) حرکت می کنند. این سازه ها “چرخش” نامیده می شود، زیرا زنجیرهای با صفر یا دو تقاطع اغلب در اطراف محور حرکت می کنند که به آرامی حرکت می کنند. (برخی از فیلم های مرتبط را می توان در صفحه وب نویسنده، https://sites.google.com/site/danielstrmbm/ تحقیق مشاهده کرد.)

اولین کار که مرتبط بودن حضور همزمان حذف حجم و خودپروپولسیون برای هماهنگی موثر ذرات توسط Peruani et al. [2006] آنها بر اهمیت شکل ذرات تاکید کردند و نشان دادند که اشیاء خودکاری که در یک محیط نفوذی حرکت می کنند و در برخورد با برخورد ناپیانی می توانند خود را به خوشه های متحرک متحرک تبدیل کنند. شبیه سازی آنها ارتباط مستقیمی با آزمایشات روی میله های تکان خورده دارد [Kudrolli، 2010] و الگوهای حرکت جمعی توسط مخلوط باکتری [Wu et al.، 2009]. علاوه بر این، Peruani et al [2006] نشان می دهد که میله های خودپرداز انتقال فاز غیر تعادل بین یک فاز مونو دیسپرس به یک فاز تجمعی را نشان می دهد که بستگی به نسبت ابعاد و تراکم میله های خود روان دارد. برای دیدن همه اینها، به دلیل شکل ضخیم ذرات، هیچ شرایط خاص مرزی نباید اعمال شود. ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

Ginelli و همکاران در یک رویکرد مشابه. [2010] جزئیات بیشتر خواص مجموعه ای از واحدهای طولی، نامتقارن (قطبی) را که در دو بعد با سرعت ثابت حرکت می کنند و تنها با «برخورد ناتماتیک» در ارتباط با نویز مورد بررسی قرار می گیرند، بررسی کرد. برخورد ناملاینی که در شکل 36 نشان داده شده است به این معنی است: اگر زاویه ی شامل دو بردار سرعت ی که متعلق به واحدهای شبیه ساز برخورد می کردند کمتر از 180 درجه قبل از برخورد با یکدیگر بودند، آنها حرکت خود را در همان جهت، به موازات، پس از برخورد. اگر این زاویه بزرگتر از 180 درجه باشد، آنها می توانند سفر خود را به موازات ادامه دهند، اما در جهت مخالف. بسته به قدرت نویز (با I-IV با افزایش مقدار نویز، به شکل 37)، چهار مرحله مشاهده شد. فاز I فضایی همگن و مرتب است، که در آن فاز II در ناحیه های اختلال کم تراکم، که در حالت پایدار ظاهر می شود، متفاوت است. انتقال فرآیند نظم بین فازهای II و III رخ می دهد. هر دو فاز (II و III) با جداسازی خودبخودی به باند مشخص می شوند، اما در فاز سوم این نوارها نازک تر هستند و بی ثباتی بیشتری دارند، دائما خم شدن، شکستن، اصلاح و ادغام شدن، نمایش هرج و مرج فضایی مداوم. فاز چهارم فضایی همگن با اختلالات جهانی و محلی در طول و زمان کم است.

در آزمایشات وسیع Schaller و همکاران. [2010] امواج تراکم رسانا مشاهده شد و به طوری که عبور نمی تواند رخ دهد (این حد مربوط به سرعت کم است)، امواج بیشتر نشان نمی دهد (Schaller، ارتباط خصوصی).

یک پرتوی ذرات خود موازی یکسان که از طریق پتانسیل جفت جذاب هارمونی در دو بعد در حضور نویز نیز در نظر گرفته می شود. با شبیه سازی های عددی Erdmann و همکاران [2005] متوجه شد که اگر سر و صدای بالاتر از یک حد معینی افزایش یابد، گذار رخ می دهد که طی آن حرکت حرکتی فرو می رود و به جای آن، حرکت چرخشی شکل می گیرد.ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

شکل 36: برخورد ناتمايي به اين معني است که اگر زاويه گنجايش دو بردار سرعتي متعلق به واحدهاي شيب برخوردي کمتر از 180 درجه باشد قبل از برخورد با يکديگر، آنها حرکت خود را در همان جهت، موازي ادامه دهند پس از برخورد. اگر این زاویه بزرگتر از 180 درجه باشد، آنها می توانند سفر خود را به موازات ادامه دهند، اما در جهت مخالف. از Ginelli و همکاران. [2010]

شکل 37: تصاویر لحظه ای حالت پایدار برای چهار مرحله مختلف مشاهده شده توسط Ginelli و همکاران. [2010] اندازه خطی L 2048 است. ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

4.2.2 مدل با قاعده اصلاح

تولید شده توسط شبیه سازی های مرتبط نیز (همچنین نگاه کنید به بخش 3.2). چنین امواج نیز توسط مدل Vicsek و همکاران تولید می شود. [1995] در محدودیت سرعت بزرگ (see Nagy et al. [2007])، که در آن بزرگ به این معنی است که جهش های ساخته شده توسط ذرات بین دو به روز سازگار یا بزرگتر از شعاع تعامل است. برای این مقادیر پارامترها، مسیرهای دو ذره می توانند بدون تعامل اتفاق بیفتند. و، در واقع، این است که در تعداد زیادی از موارد در آزمون حرکتی اتفاق می افتد. گاهی اوقات فیبرها هماهنگ می شوند، بعضی دیگر آنها به سادگی مسیرهای یکدیگر را متصل می کنند. علاوه بر این، اگر در مدل شبیه سازی، پارامترها در واحد در هر سیستم نمایش داده شوند، هر نوع حرکت جمعی (یا بیشتر به طور کلی، رفتار جمعی) با یکدیگر تعامل دارند. در SVM اصلی، این تعامل در روش به اصطلاح “متریک” رخ می دهد، یعنی هر واحد تنها با ذراتی که نزدیکتر از یک فاصله از پیش تعیین شده هستند، “دامنه تعامل” نامیده می شود.

شکل 38: (رنگ آنلاین) SVM با تکانه های متقابل در میان ذرات افزوده شده است. یک عکس از یک گله که شامل 16،384 ذره است، حرکت “همگرا”. Adapted از Chat’e و همکاران [2008a].

یک جایگزین برای این رویکرد، بازنمایی “توپولوژیک” است که هر ذره با نزدیکترین همسایه اش ارتباط برقرار می کند (مقدار معمولی برای n تقریبا 6-7 است). این روابط با هم نزدیک هستند، زیرا با تغییر محدوده تعامل (یا اگر آن را به عنوان واحد تنظیم شده باشد، همانطور که در بیشتر موارد، با تغییر دانسیته ذرات) تعداد نزدیکترین همسایگان، که با آن یک واحد ارتباط برقرار می شود، می تواند – حداقل به طور متوسط ​​- تعدیل شود. تفاوت مهم در اینجا این است که از آنجا که در رویکرد متریک چگالی می تواند تجویز شود، بنابراین تعداد ذرات کاهش می یابد که در محدوده تعامل نیز ممکن است تغییر کند. در اینجا یک نقطه ضعف دوباره وجود دارد. Ginelli و Chate [2010] این دو رویکرد را مقایسه کرده و تفاوت اصلی را ذکر کردند، زیرا در مدل فاصله توپولوژیکی آنها یک فرآیند انتقال فرآیند مرتبه دوم به منظور دریافت می کنند، در حالی که ادعا می کنند که در مدل SVM ماهیت انتقال از اولین مرتبه است . ما در این بخش بحث کرده ایم. 4.1.1 و استدلال کرد که وضوح این اختلاف در ویژگی بسیار خاصی از SVM قرار دارد، یعنی در مدل متریک برای سرعت های کم، انتقال به طور مداوم (مانند مدل توپولوژیکی)، در حالی که برای سرعت های بزرگ آن از اول سفارش (نگاه کنید به [ناگی و همکاران، 2007]).ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

در مقایسه با SVM اصلی، یک ویژگی مهم مهم توسط Gregoire و همکاران معرفی شده است. [2003] که افزودن چسبندگی بین ذرات برای جلوگیری از تبخیر خوشه های جدا شده در شبیه سازی با شرایط مرزی باز است. اضافه کردن این ویژگی جدید کلاس کلیسایی (ترتیب انتقال) را تغییر داد و نظم مشاهده شده به عنوان یک تابع از اختلالات متناوب بود.

شکل 39: (رنگی آنلاین) تصویری از شبیه سازی با ذرات نقطه مانند، اما به عنوان یک تعامل نستیک نوع، انجام شده توسط Chat’e و همکاران. [2008a]. رفتار سیستم از لحاظ کیفی با ذرات ایزوتروپیک متفاوت است و دارای ویژگیهای چگالی و نوسانات سرعت است. کد رنگ به تراکم محلی از آبی (چگالی کم) تا زرد (چگالی بالا) اشاره دارد.

شایع ترین روش برای معرفی یکپارچگی به یک سیستم بدون توسل به تعاملات جهانی، تکمیل قوانین تعاملی است که رفتار واحدی را با نوعی مکانیزم جاذبه و انحراف زوج در نظر می گیرند. در این روح، Chate و همکاران [2008a] یک اصطلاح جدید برای معادله اضافه کرده است. (13)، که نیروی تحرک دوگانه بین نیروها را تعیین می کند (نگاه کنید به شکل 38). ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

تعمیم دیگری توسط Szabo و همکاران مورد توجه قرار گرفته است. [2009] با گسترش عوامل موثر بر نظم، مدل فرض می کند که سرعت ذرات بستگی دارد به سرعت و شتاب ذرات همسایه. (به یاد بیاورید که در مدل اصلی تنها به سرعت بستگی دارد). تغییر مقدار یک پارامتر وزن که تعیین تاثیر نسبی سرعت و سرعت شتاب، سیستم تحت یک انتقال فاز جنبشی قرار می گیرد. در زیر مقادیر بحرانی، سیستم نمایش حرکت ناسازگارانه دارد، در حالی که بالاتر از ارزش بحرانی، پویایی شبیه مدل اصلی SPP است.

ذرات SVM را می توان به عنوان واحدهای قطبی تفسیر کرد، زیرا آنها یک بردار سرعت دارند. بر این اساس، Chate et al. [2006] یک نسخه دوبعدی SVM را در نظر بگیرید که در آن بعد زاویه مربوط به سرعت متوسط ​​محلی تعیین می شود، ذرات می توانند تصمیم بگیرند که آیا در این جهت یا در جهت مخالف آن حرکت می کنند. چنین مدل ایجابی از نظر حرکت حرکت خود از ذرات درازا که عمدتا در طول محور اصلی آنها حرکت می کند، بوجود می آید. محققان  یک انتقال متفاوت نظم و اختلاف نظری از جمله نوسانات چگالی غول (GNF) را در مقایسه با موارد قبلا مورد بررسی قرار می دهند. با توجه به Chate et al. [2008a] بیان (vj (t)) S که در قانون تعامل SVM (معادله (13)) – بیان شده است که در رابطه نزدیک با پارامتر محلی محلی در اطراف ذره i در محدوده آن S – می تواند باشد جایگزین اصلی اصلی بزرگترین مقدار اختصاصی متعلق به تانسور نستوم است که محاسبه شده در همان محله. با توجه به زاویه تعریف جهت Vj توسط 6j، این مقدار خاص که به طور مستقیم با پارامتر نظم محلی نیز مرتبط است، برای ناتماسیک های یک طرفه در دو ابعاد فضا محاسبه می شود.  نشان دهنده آن ذراتی است که در محدوده S ذره i، Si در مرحله زمان t هستند. از آنجا که هر ذره من مسیری را که توسط 0i یا جهت مخالف  با همان احتمال 1/2، Eq تعیین می شود انتخاب می کند. (14) شکل می گیرد.ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

یک تصویر فوری از الگوی حرکت جمعی به دست آمده در شکل 39 دیده می شود.

با استفاده از یک مجموعه جدید از ابزارهای تشخیصی مربوط به توزیع فضایی ذرات Huepe و Aldana [2008] سه مدل ساده را به صورت کتبی بازتولید رفتارهای ظهور پرورش دهندگان حیوانات مختلف مقایسه کردند. مهمترین هدف معرفی معیارهای فوق این است که تفاوتهای کیفی و ویژگیهای (که مشخص نشده است) در میان مدلهای مختلفی که قبلا گزارش نشده گزارش شده باشد. محققان  در مقایسه با پارامترهای نظم استاندارد (اندازه گیری درجه هم ترازی)، در مدل های مورد مطالعه، به عنوان یک عملکرد از نویز، بسیار مشابه تغییرات فاز نظم اختلال را پیدا می کنند. آنها نشان دادند که توزیع اندازه خوشه به طور معمول در مقادیر سر و صدایی زیاد است، به یک توزیع قدرت قانون در کاهش سطح نویز نزدیک می شود و جالب توجه است که این روند گاهی اوقات در مقایسه با مقدار سر و صدایی بحرانی معکوس می شود، رفتار – اخلاق.

اسمیت و مارتین [2009] از یک مدل بر اساس فرد بر اساس لاگرانژی با شرایط مرزی باز استفاده کردند تا نشان دهند که مورس و پتانسیل لنارد جونز (همراه با پتانسیل هماهنگی) نیز قادر به توصیف بسیاری از جنبه های رفتار فلکی هستند. ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

با تجمع داده های تجربی و نتایج مدل سازی در این زمینه، بیشتر و بیشتر روشن می شود که قوانین تعامل بسیار ساده ای می توانند انواع مختلفی از الگوها را در همان سیستم تولید کنند به طوری که نوع الگوی ظهور فقط به چند پارامتر اخیرا Peruani et al [2011] انواع مختلف الگوهای فضایی خود سازمان را با استفاده از یک مدل ساده ثبت کرد: یک شبکه دو بعدی با حذف حجم. در یک شبکه، “حذف محدوده” به این معنی است که یک گره را می توان با بیشترین مقدار یک ذره اشغال کرد...

شکل 40: (رنگ آنلاین) همانطور که ذرات در مدل گرایش بیشتری به هم زدن دارد، الگوی متفاوت بوجود می آید: (a) اختلال قیاسی، در حالی که ذرات خود را جدا می کنند. (ب) ترافیک، (ج) پلاتر و (ج) نوار. رنگها به چهار جهت ممکن می گویند: قرمز برای «راست» است، «چپ» با رنگ سیاه رنگی است، علامت های سبز «پایین» و «بالا» با آبی رنگ زده می شود.

واحدها تمایل دارند که به صورت فرومغناطیس هماهنگ شوند. با افزایش حساسیت ذرات به همسایگان خود، سیستم از طریق برخی از مراحل مجزا گذر کرد (نگاه کنید به شکل 40): برای اولین بار، برای تقویت ضریب همبستگی ضعیف، واحدهای خود را به سازه های مختلط (شکل 40a) با تقویت هم ترازی، تبدیل به مناطق مرتب محلی، مناطق با شدت بالا، که محققان  آنها را “ترافیک” می نامند (شکل 40b). با افزایش حساسیت ترازبندی، میله های گرانشی مثلثی (به نام «گلیدرها») که در جهت مشخصی مهاجرت می کنند، شکل می گیرند (شکل 40c). در نهایت، این سازه ها خود را سازماندهی به مناطق مرتب بالا، کشش بلند بالا: باند (شکل 40d).ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

4.3 رسانه های مداوم و روش های میدانی

ذرات خود را در طول حرکت خود، انرژی مصرف می کنند و در رسانه ای که در آن حرکت می کنند، از بین می روند و در عین حال، رفتار جمعی غنی را در مقیاس های بزرگ انجام می دهند. مطالعات اخیر اختصاص داده شده به برآورد معادلات هیدرودینامیکی برای مدل های میکروسکوپی خاص منجر به ایده ها و رویکردهای جدید در این زمینه شده است.

رویکردهای مداوم رسانه ای برای حرکت جمعی از یک سو در زمینه توصیف ماکروسکوپیک سیستم های SPP انجام شده است، اما در عین حال، همچنین سیستم های به اصطلاح “مواد فعال” مرتبط با برنامه های کاربردی از فیزیک، مانند ناتما فعال و تعلیق فعال است. ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

تئوری اول که توصیف کامل پویایی ابعاد بعدی غیر خطی را در [Toner و Tu، 1995، 1998] ارائه کرد. توو و تونر به دنبال پیشینه تاریخی [Forster و همکاران، 1977] از معادله ناویه-استوکس با به دست آوردن پیوستار، توضیحات طولانی مدت طول عمر، نه به وضوح دانه درشت پویایی میکروسکوپی، بلکه، با نوشتن پویایی کلی ترین معادلات حرکت برای میدان سرعت v و ​​تراکم P مطابق با تقارن ها و قوانین حفاظت از مشکل است. این رویکرد اجازه می دهد تا چند پارامتر پدیده شناسی (مانند ویسکوزیته در معادله ناویه-استوکس) را معرفی کنیم، که مقادیر عددی آن به رفتار میکروسکوپی دقیق ذرات بستگی دارد. با این حال، اصطلاحات معادلات توصیف رفتار بزرگ در مقیاس تنها باید به قوانین تقارن و حفاظت، و نه قوانین میکروسکوپی بستگی داشته باشند.

تنها تقارن سیستم، تغییر ناپذیری چرخش است: چون ذرات فاقد قطب نما هستند، تمام جهت های فضا با سایر جهات معادل است. بنابراین، معادله “هیدرودینامیکی” حرکت نمی تواند به آن یک جهت خاصی برداشت قبل از آن ساخته شده است؛ تمام جهات باید خود به خودی انتخاب شود توجه داشته باشید که این مدل دارای تغییر غیر قابل انعطاف گالیله نیست: تغییر سرعت همه ذرات با برخی از افزایش ثابت VB، مدل غیرقابل انعطاف را ترک می کند.

برای کاهش پیچیدگی معادلات حرکت هنوز هم می توان یک گسترش شیب فضایی-زمانی را انجام داد و تنها شرایط کمترین نظم در شیب ها و مشتقات زمان v و p را نگه داشت. این هدف با انگیزه و در نظر گرفتن تنها ویژگی های طولانی مدت، طولانی مدت سیستم است. معادلات حاصل شده است.ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

در معادله (24)، اصطلاحات  غیر صفر را ارائه می دهند،   ثابت های انتشار هستند و  یک نویز تصادفی گاوسی غیر وابسته است. اصطلاحات A در طرف چپ معادله آنالوگهای مشتق معمولی کنوانسیون میدان میدان درشت دانه در  معادله ناجی-استوک است. در اینجا عدم انحراف از گالیله به تمام سه ترکیب یک گرادینت فضایی و دو سرعت اجازه می دهد که مثل بردارها را تبدیل کند؛ اگر غیرقابل انعام گالیله برگردد،  را ختم می کند. با این حال، تغییرات گالیله نمی کند و بنابراین تمام سه ضرایب می توانند پارامترهای پدیده شناختی غیر صفر باشند که مقادیر آن توسط قوانین میکروسکوپی تعیین می شود. معادله (25) نشان دهنده حفظ توده (پرندگان) است. فشار P فقط به دلیل تراکم محلی بستگی دارد

جایی که  میانگین چگالی تعداد محلی است و  ضریب افزایش فشار است. این امکان وجود دارد که با استفاده از تحلیل انحصاری دینامیکی، حل مسئله را با استفاده از گروه انحصاری دینامیکی نشان داده و فاز منظمی را در 2D نشان دهد و عناصر استخراج را مشخص کننده توابع همبستگی سرعت-سرعت و تراکم چگالی [Toner and Tu، 1998]. نتیجه ی درخشان ترین این است که ویژگی ذاتی غیر متعادل و غیر خطی، یعنی convection، نوسانات سرعت v در طول موج های طولانی را خنثی می کند، و آنها را بسیار کوچکتر از نوسانات مشابه در ferromagnets، برای تمام ابعاد فضایی d <4. در به عبارت دیگر، وجود مفهوم کنتراست، پویایی را “غیر پتانسیل” می سازد و فاز دستور یافته را تثبیت می کند. به طور حتم، این اصطلاح برای تأثیر تثبیت کننده ای که از این ویژگی به دست می دهد، همسایگان واقعی هر واحد به دلیل تفاوت های محلی در جهت تغییر می کند. بنابراین، ذرات (پرندگان) که در ابتدا همسایگان نبودند و در نتیجه با یکدیگر همخوانی نداشتند، در یک مرحله بعد ممکن بود در محدوده تعامل یکدیگر قرار بگیرند. ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

پیش بینی های بیشتر از مدل فوق توسط مطالعه عددی یک مدل گسسته که بسیار شبیه به SVM است، آزمایش شده است. در مقایسه با مدل اصلی،

برتین و همکاران [2006، 2009] گام بسیار مهمی در جهت تئوری بنیادی حرکت جمعی با به دست آوردن معادلات هیدرودینامیکی برای میدان های تراکم و سرعت گاز ذرات خودکاری با تداخل دودویی از قوانین میکروسکوپی مرتبط ساخته شده است. آنها برای بیان ضرایب انتقال به عنوان تابع پارامترهای میکروسکوپی بیان شد. در مقایسه با شبیه سازی های عددی بر روی یک مدل استاندارد ذرات خودکاری (SVM، به بخش 4.1 نگاه کنید)، توافق و همچنین نشان دادن استحکام دیفرانسیل فازی به دست آمد. Ihle [2011] نشان داد که چگونه به صورت صریح دینامیک میکروسکوپی SVM را برای به دست آوردن عبارات برای همه ضریب انتقال به عنوان تابع از سه پارامتر اصلی، نویز، تراکم و سرعت در طی 4 سال گذشته، معادلات هیدرودینامیکی با استفاده از اصطلاحات مرتبه بالاتر و ضرایب دقیق دقیق تر شد. اخیرا میشرا و همکاران [2010] معادلات توصیف حرکت جمعی میلههای قطبی خودکاری را در حال حرکت بر روی یک بستر بی اثر حل کرده است. از ملاحظات نظری و تحلیل عددی، محققان  یک نمودار فاز قابل توجه برای این سیستم به دست آوردند (شکل 41). آنها نشان دادند که فیزیک مشابهی که منجر به نظم جهانی می شود، حالت حکومتی همگن بالاتر از یک مقدار بحرانی سرعت حرکت خود را بی ثبات می کند و به معادلات غیر خطی اجازه می دهد تا یک راه جلو روبروی کنند که فاز راه راه را به صورت عددی مشخص می کند. دو مرحلهای که مشاهده کردند، یعنی فاز راه راه و فاز فلوکاسیون نوسان، پیش از آن در زمینه مطالعات عددی مدل SVM شناسایی شده است، بنابراین، روش Mishra et al. [2010] منشاء این پدیده ها را در چارچوب مستقل مدل پویایی مقادیر ذخیره شده و متغیر تقارب شکسته شناسایی کرد.ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

لازم به ذکر است که معادلات فوق فوق (Bertin و همکاران، 2009، 2006، Mishra و همکاران، 2010) به دست آمده در نتیجه مشتقات مفصل بر اساس دینامیک میکروسکوپی دارای ساختار مشابه و حاوی اصطلاحات مشابه همان آنهایی که (معادلات 24 و 25) پیشنهاد شده توسط تونر و توو الهام گرفته شده توسط ملاحظات عمومی است.

شکل 41: (رنگی آنلاین) (A) نمودار فاز از راه حلهای معادله. ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

شکل 42: (رنگی آنلاین) Snapshots از شبیه سازی های انجام شده برای مطالعه پویایی بلند مدت و شکل گیری الگوی تعلیق از طرفداران. ستون سمت چپ نشان دهنده میدان تمرکز C است و ستون سمت راست تصویری را نشان می دهد که میانگین کارگردان ~ n در سه زمان متفاوت است: (a) t = 0, (b) t = 60 and (c) t = 85..

شکل 42 نشان می دهد سه عکس از شبیه سازی هایی که انجام داده اند به منظور مطالعه پویایی های طولانی مدت و شکل گیری الگوی تعلیق های هواداران است. ستون سمت چپ، حاشیه تمرکز c را نشان می دهد، و ستون سمت راست، حالت متوسط ​​کارگردان n را در زمان های مختلف نشان می دهد. بی ثباتی در t = 60 توسعه می یابد، زمانی که نوسانات کوتاه مدت ناپدید می شوند و زمینه کاری صاف با جهت گیری های مرتبط با اندازه جعبه ظاهر می شود. مناطق متراکم که می توانند در شکل 42 (b) مشاهده شوند معمولا باند ها را تشکیل می دهند و با گذشت زمان آنها بی ثبات می شوند و در برابر خود قرار می گیرند، باند ها در جهت عرضی تجزیه می شوند. این پویایی ها تقریبا به صورت دوره ای تکرار می شود.

با شروع یک مدل فیزیکی ساده از تعامل ذرات فعال (شناگران) در یک مایع، Baskaran و Marchetti [2009] یک توضیح پیوسته از رفتار گسترده ای از این تعلیق های فعال پیدا کردند. آنها “شیکرها” را از “حرکت” ها متفاوت می کنند. هر دو آنها فعال هستند، اما یک موجر، در مقایسه با یک شاکر، خود موتور است. شیکرها نیز فعال هستند، اما خودشان حرکت نمی کنند. علاوه بر این، “طرفداران” از عقب به عقب (مانند اکثر باکتری ها) حرکت می کنند، در حالی که “کشنده ها” توسط پرچم در سر ارگانیزم حرکت می کنند.

مدل فیزیکی ساده یک شناگر اساسا یک دمبل سفت نامتقارن است که همانطور که در شکل 43 نشان داده شده است. هر یک از این واحدها دارای طول l هستند و جهت گیری آنها با یک بردار واحد V مشخص می شود که در امتداد محور آن از کره کوچک ( داشتن شعاع به عنوان) به کره بزرگ (دارای شعاع AP). آنها یک نیروی دو قطبی از نیرو اعمال می کنند f | در سیلی که در آن شنا می کنند، دارای ویسکوزیته j سرعت ذرات Vsp = VQV است.

شکل 43: (رنگی آنلاین) مدل فیزیکی ساده ذرات خود فعال در مقاله های Baskaran و Marchetti [2009] اساسا دمبل های سفت و سخت نامتقارن هستند. دو اندازه مختلف از حوزه ها (S و L) با یک میله بی نهایت سخت با طول l متصل می شوند. شعاع حوزه های کوچکتر و بزرگتر به ترتیب aS و aL است. مرز هندسی شناگر با M نشان داده شده است، در حالی که مرکز هیدرودینامیکی با C مشخص شده است، که نیروی محرکه مرکز آن است. جهت گیری این ذرات نامتقارن با یک بردار واحد ν مشخص می شود.ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

معادلات حرکت برای نوسانات جریان و چگالی براساس تقارن ها و قوانین حفاظتی ساخته می شوند. دو مورد مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند: یک مدل معتبر برای مقیاس طول کوچک (که در آن چگالی قابل ملاحظه نیست) مشخص شده توسط یک تقارن تحمیل تحت تغییر یکنواخت جهانی از چگالی، و توضیح استدلال می شود مناسب برای توصیف سیستم در طول طول مقیاسها در حالت اول، نوع انتقال فاز پیش بینی شده است که در صورت تعاملات کوتاه مدت و اولین سفارش در غیر این صورت (دور برد) مداوم باشد، در حالی که مدل دوم پیش بینی انتقال فاز اول مرتب در هر دو مورد است.

این ناحیه به سرعت در حال رشد است و اخیرا توسط Lauga و Powers [2009] بررسی شده است.

4.4 نتایج دقیق

با نتایج دقیق در اینجا ما به معنی نتایج با حداقل یا کاملا از دست رفته مقدار هر نوع مفروضات یا تقریبی مربوط به رفتار واحدهای متحرک (فراتر از قوانین / تعاریف آنها اطاعت). در اصل، بیشترین نتایج در این منطقه تنها برای سیستم هایی که در آن نویز (یکی دیگر از جنبه های مهم فلاکت) به طور کامل نادیده گرفته شد، به دست آمد. بنابراین، می توان سیستم های مرتبط را به صورت کاملا قطعی تعریف کرد. با این حال اخیرا نشان داده شده است (نگاه کنید به بعد) که قضیه زیر را بررسی می کنیم در اغلب موارد برای سیستم هایی با سطوح پایین اختلالات نیز مناسب است. ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

4.4.1 مدل Cucker-Smale

فرمول دقیق همگرایی به توافق در یک جمعیت از عوامل مستقل توسط Cucker و Smale [2007a] و Cucker و Smale [2007b] b بر اساس مدل (CS) آنها به دست آمد. با توجه به تفکر خود، اجازه دهیم که پرنده ها، با i = 1، …، k در حرکت در فضای سه بعدی (اقلیدسی)، K3، در تلاش برای رسیدن به یک مسیر مشترک – که در این مورد موضوع ” اجماع، وفاق”. موقعیت پرنده ی i است توسط xi (£ K3) داده می شود. (البته، x = xi (t).) اجازه بدهید ما ماتریس adjacency A = (aij) را تعریف کنیم، جایی که عنصر به اندازه توانایی پرندگان i و j برای برقراری ارتباط با یکدیگر یا می توان گفت نفوذی که آنها اعمال می کنند بر روی یکدیگر عناصر A باید از فاصله (0 … 1)، و واحد نزدیک تر به واحد j، باید aij بزرگتر باشد (از آنجا که آنها قوی تر یکدیگر را تحت تاثیر قرار می دهند).

به یاد بیاورید که مقدار aij میزان قدرت ارتباط بین پرندگان i و j را اندازه گیری می کند، بنابراین سمت راست عدد. (31) میانگین میانگین در اطراف پرنده i را نشان می دهد.

معادلات flocking با اجازه دادن به h به صفر می رسد:

4.4.2 جنبه های نظری شبکه و کنترل

اخیرا شبکه ها برای نشان دادن یک رویکرد مفید برای تفسیر ساختار اساسی پیچیده ارتباطات میان عناصر سیستم های پیچیده پیشنهاد شده اند. تعدادی از ویژگی های مهم چنین شبکه هایی کشف شده اند [آلبرت و باراباسی، 2002، وات و استروگاتز، 1998]. نشان داده شده است که در بسیاری از سیستم های پیچیده اعم از مجموعه ای از تعاملات پروتئین و همکاری دانشمندان توزیع تعداد اتصالات با قانون قدرت به عنوان مخالف با Poissonian قبلا فرض شده است. اکثر شبکه های زندگی و فن آوری به صورت پویا تغییر می کنند و بسیار ساختار یافته اند. به طور خاص، چنین شبکه هایی به طور معمول از ماژول هایی تشکیل شده اند که قطعات نسبتا بیشتر متصل به شبکه در کل شبکه (مثلا گله های تعامل) ساخته شده است. [نیومن، 2004، 2006، Palla et al.، 2005، Scott، 2000]. تکامل این ماژول نقش کلیدی در رفتار سیستم به عنوان یک کل دارد [پالا و همکاران، 2007].ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

در این شرایط، یک شبکه تغییر دینامیک می تواند با گله ای از موجودات متحرک متحرک (یا روبات ها، عوامل، واحد ها، سیستم های پویا و غیره) همراه باشد. در چنین شبکه ای دو واحد در صورت تعامل برقرار می شوند. بدیهی است، اگر دو واحد در فضا نزدیک تر باشند، فرصتی بهتر برای تاثیر بر حرکت یکدیگر هستند، اما تعاملات آنها نیز می تواند از طریق محیط یا اختلالات داخلی غیرفعال شود. از آنجا که واحدهای در حال حرکت هستند و محیط نیز تغییر می کند، شبکه های واحدهای در حال تعامل در لحظه به لحاظ پیچیده در حال تکامل است. با استفاده از اصطلاحات مرسوم نظریه کنترل، این نوع توپولوژی (یعنی زمانی که تعدادی از لبه ها از زمان به زمان اضافه یا حذف می شوند)، “توپولوژی سوئیچینگ” نامیده می شود.

Jadbabaie et al [2003] یک توضیح نظری برای یک جنبه اساسی SVM را مورد بررسی قرار داد، یعنی که با اعمال نزدیک ترین دستور همسایه، تمام ذرات تمایل به هماهنگی در یک جهت با وجود عدم هماهنگی متمرکز و علیرغم اینکه هر عامل مجموعه ای از نزدیکترین همسایگان در زمان تغییر می کند با در نظر گرفتن مسئله نظم جهانی در مدل های مشابه با معادله. (13) و (15) برخی شرایط سخت را برای نمودار تعاملات لازم برای رسیدن به توافق ارائه دادند. ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

چند نظریه کنترلی بیشتر الهامبخش مقالههای مورد بحث در مورد همگرایی سادهترین مدلهای SPP و همچنین رابطهی نزدیکی به گسستن به چنین مشکلات جایگزینی به عنوان یافتههای هماهنگی، هماهنگسازی و «الگوریتمهای شایعی» بود [بلاندل و همکاران، 2005 Boyd et al .، 2005].

رن و رارد [2005] مشکلی برای یافتن توافق در شرایط مبادله اطلاعات محدود و غیرقابل اعتماد برای هر دو طرح به روز رسانی مجزا و مداوم را در نظر گرفت. آنها دریافته اند که در سیستم هایی با توپولوژی های تعاملی پویا می توان به طور صحیح به توافق برسند، اگر اتحاد شبکه ارتباطی هدایت شده در برخی از فواصل زمانی به طور مداوم به اندازه کافی کافی باشد، به عنوان سیستم تکامل یافته است. به همین ترتیب، Xiao و وانگ [2006] دریافتند که وجود درختان درختی که در نمودارهای هدایت شده نشان دهنده توپولوژی های تعامل هستند، در سیستم هایی هستند که در آن توپولوژی، عوامل وزن و تاخیر زمانی، غیرقابل تغییر است. آنها مسئله اجماع برای شبکه های پویا را با تاخیر های ارتباطی محدود با زمان تحت برنامه به روز رسانی گسسته، براساس خواص ماتریس های غیر منفی مورد مطالعه قرار دادند.

الگوریتم کارآمد برای کنترل گله ای از وسایل نقلیه بدون سرنشین (UAVs) توسط Ben-Asher و همکاران در نظر گرفته شده است. [2008] این واحدها به مجموعه ای کم از درختان درخت ریشه (حفظ فاصله های جغرافیایی) که می توانند برای هر دو محاسبات توزیع شده و برای ارتباطات نیز به علاوه محاسبات و انتشار دستورات تکالیف کار استفاده شوند، سازماندهی می شوند. پروتکل پیشنهادی به طور مداوم تلاش می کند تا تعداد درختان را با اتصال به درخت های مجاور مجاور به صورت یکنواخت حفظ کند. به محض اینکه اتصال رادیویی بین دو گره متعلق به درخت های جداگانه اتفاق می افتد، شبکه های متناظر با هم مخلوط می شوند. این آرایش، کمبودهای معمول یک راه حل متمرکز را برطرف می کند. حرکت برخی از هواپیماهای بدون سرنشین با الگوریتم رینولدز هماهنگ است (رینولدز، 1987) (همچنین نگاهی به بخش 4.1).ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

تانر و همکاران [2003a] قانون کنترل را برای فلاکت در فضای آزاد پیشنهاد کرد. همچنین Tanner et al.، 2003b در نظر گرفته شده است. Lindhe et al [2005] یک الگوریتم flocking را ارائه داد که فلاکت پایدار و بدون برخورد در محیط را با موانع پیچیده فراهم می کند. هلند و همکاران [2005] یک طرح فلاکن برای وسایل نقلیه بدون سرنشین را شبیه الگوریتم رینولدز بر اساس اجتناب، رفتار مرکب کردن و تطبیق گله پیشنهاد کرد که در آن واحد اطلاعات محدوده، تحمل و سرعت را از ایستگاه پایه بر اساس تکنیک های تشخیص الگو دریافت می کند. به تازگی، بسیاری از مقاله های بیشتر بر روی مشکل اصلی گله و همچنین در مورد جالب از جمله نقش “رهبران”، تاخیر در ارتباطات، زمان همگرایی، و غیره ظاهر شده است.

یکی از چارچوب کلی تئوری برای طراحی و تجزیه و تحلیل الگوریتم های توزیع فلاکت توسط Olfati-Sabre [2006] مورد بحث قرار گرفت. سه الگوریتم به طور دقیق مورد بررسی قرار گرفتند: دو برای فریبندگی آزاد (یک فساد و یک نه) و یکی برای فلاکت محدود. قوانین و اصول رانندگی رانندگی و ارتباط آنها با ساختارهای زیربنایی خاص مورد بحث قرار گرفت.

به صورت رسمی از نظر دیدگاه کنترل نظری ، مشکل به نظر می رسد سپس: با توجه به مجموعه ای از عوامل، که می خواهند برای رسیدن به یک توافق، که در این اصطلاح، به معنای ارزش مشترک (“توافق”) در مورد مقدار مشخصی است که بستگی به وضعیت عوامل دارد. (به عنوان مثال، این مقدار خاص می تواند جهت حرکت باشد.) قانون تعامل که تبادل اطلاعات بین یک واحد و همسایگان آن را تعریف می کند الگوریتم توافق (یا “پروتکل”) نامیده می شود. ترجمه توسط وبسایت ترجمه یار

error: شما فقط اجازه مطالعه دارید
قیمت می خواهید؟ ما ارزانترین قیمت را ارائه می کنیم. کافیست فایل خود را یا از طریق منوی خدمات ترجمه => ثبت سفارش ترجمه ارسال کنید یا برای ما به آدرس research.moghimi@gmail.com ایمیل کنید یا در تلگرام و واتس آپ و حتی ایمو با شماره تلفن 09367938018 ارتباط بگیرید و ارزانترین قیمت ترجمه را از ما بخواهید
+