在虚拟现实中研究蝗虫挑战了解释其集体行为的模型

据研究人员报告，一项关于蝗虫在新型虚拟现实 (VR) 环境中导航的研究挑战了传统的解释蝗虫集体群集行为的模型。这些发现表明，蝗虫并非仅像自推进粒子那样追随其邻居，而是会依靠其内部的认知决策过程作为一个集体来导航。集体性移动是自然界中广泛存在的一种现象，这种现象在传统上会用物理学中的“自推进粒子”理论模型来描述。这些“经典”的集体行为模型（如极具影响力的 Vicsek 模型）解释了基本的局部相互作用（个体与附近成员的运动保持同步一致）会如何导致群体内的大规模协调运动。沙漠蝗虫（Schistocerca gregaria）群可以覆盖面积广阔的区域并包含数十亿只蝗虫，这是自然界中集体性活动的一个突出例子。通过将实地试验和创新虚拟现实 (VR) 系统（蝗虫的若虫可在某 3D 虚拟环境中自由移动并与虚拟蝗虫互动）相结合，Sercan Sayin 和同事证明，经典的集体行为模型无法解释蝗虫群所展现出的行动规律。Sayin 等人发现，蝗虫并不遵循传统模型假设的固定互动规则；例如模型假设的当蝗虫群密度增加时，它们会明确地与邻近移动的蝗虫保持行动一致。相反，这些蝗虫的行为就像是受到其他蝗虫吸引一样——这种行为与一个最小的时空决策认知模型一致，即个体会根据其内部自身共识做出方向性选择。Camille Buhl 和 Stephen Simpson 在相关的《视角》中写道：“Sayin 等人得出结论，现在是超越将蝗虫和其他生物视作按固定时空规则行事的移动粒子概念的时候了，而是应将这些生物视作会对其感官环境做出动态响应的概率决策者。”