Emergence: where complex global behavior can arise from the interaction of simple local rules. (Craig Reynolds)

Do spontanega urejenega gibanja v velikih skupinah delcev lahko pride v preprostejših modelih, kot se je to domnevalo do sedaj.

V filmu Možje v črnem Agent K ugotovi: “Človek je pameten. Ljudje so neumni.” Bolj znanstvena obravnava bi to imenovala za emergent phenomenon oziroma vznikel pojav. Primer takega pojava je denimo temperatura, ki se lahko pojavi šele kot povprečna lastnost velike skupine delcev.

Ta izraz nadalje zaznamuje pojave, katerih mehanizmi v splošnem niso toliko odvisni od notranje strukture posameznih entitet kot zgolj od mehanizmov njihove interakcije. Posledično jim na vseh ravneh - od kvantne do makroskopske, od avtomobilistov preko ovac do bičkastih bakterij - lahko vladajo podobne zakonitosti.

Eden prvih modelov, ki uspešno opisuje pojave spontano urejenega gibanja, so tako imenovani boidi oziroma bird-like objects - simulirani individui, katerih navigacijo vodijo trije preprosti principi. Zavijajo tako, da se izogibajo trku s sosedi, in težijo k temu, da so usmerjeni podobno kot njihovi najbližji sosedi ter da ohranjajo bližino težišča jate.

Možnost tovrstnega opisa spontano urejenega kolektivnega gibanja je vzbudila veliko zanimanje raziskovalk in raziskovalcev, ki pa do sedaj še niso presegli Vicsekovega modela, v katerem urejeno gibanje vznikne kot posledica medsebojne poravnave smeri hitrosti.

Nedavna študija francoskih raziskovalcev je ubrala nov pristop in raziskovala vznik urejenega gibanja jate v še bolj minimalističnem modelu. Ker izračuni za medsebojno poravnavo hitrosti od delcev zahtevajo spomin, so taki pristopi bolj računsko zahtevni, to pa lahko omeji njihove potencialne aplikacije.

Model interakcijo delcev zgradi samo na osnovi trenutnega položaja sosedov ter enostranske privlačne sile do njih, kar  samo po sebi še ne prinese urejenega gibanja. Ko pa se delcem omeji še vidni kot in število sosedov, ki jih v svojih premikih lahko upoštevajo, se ob različnih vrednostih navedenih parametrov nenadoma pojavijo različni režimi urejenega gibanja.  

Novi model jate se na spremembe posameznih parametrov odziva drugače kot do sedaj znani, iz česar sledi, da gre za nov razred modelov. Ugotovitve raziskave je moč uporabiti na področjih, kot so analize gibanja množic ljudi ob pojavu kolektivne panike, sistemi za navigacijo in koordinacijo rojev avtonomnih robotov ter nenazadnje raziskave obstoječih vedenjskih vzorcev živali.

Z vami brezglavo levo desno vajenec Marko.