Многие биологические системы обладают экстренной способностью обрабатывать информацию об окружающей их среде. Это коллективное познание возникает как в результате поведения компонентов системы, так и в результате их взаимодействия, однако относительную важность этих двух компонентов зачастую трудно разобрать. Риск в основном закодирован в физической структуре групп, которые индивидуумы модулируют таким образом, что увеличивают или уменьшают поведенческие каскады.
Такая модуляция необходима для распространения поведенческих каскадов и позволяет коллективным системам реагировать на их окружение даже без изменений в индивидуальных вычислениях.
Необходимость быстрого принятия решений в рискованных и неопределенных условиях является широко распространенной проблемой в мире природы. Несмотря на обширную работу над тем, как отдельные организмы динамически изменяют свое поведение для адекватного реагирования на изменяющиеся условия окружающей среды, известно очень мало о соответствующих аспектах коллективной обработки информации в группах животных.
Например, многие группы, как представляется, проявляют повышенную чувствительность при наличии предполагаемой угрозы, о чем свидетельствует увеличение частоты и масштабов повторяющихся каскадных волн изменения поведения, часто наблюдаемых в косяках рыб и стаях птиц в таких условиях. Однако неизвестно, каким образом осуществляется посредничество при таких зависящих от контекста изменениях в коллективной чувствительности. Несмотря на то, что воспринимаемый риск повышает вероятность того, что отдельные лица могут подать сигнал тревоги, зависящее от контекста изменение коллективной чувствительности в основном обусловлено не тем, как отдельные лица реагируют на социальные сигналы, а тем, как они изменяют пространственную структуру и, соответственно, топологию сети взаимодействий в группе.
Таким образом, риск кодируется как коллективная собственность, подчеркивая, что в групповых видах индивидуальная пригодность может сильно зависеть от связи между масштабами поведенческой организации.
Ключевой задачей, стоящей перед животными, является адекватная адаптация их поведенческих реакций к меняющимся условиям окружающей среды. Для этого организмы должны принимать вероятностные решения, основанные на зачастую несовершенной или противоречивой сенсорной информации. Долгосрочные состояния, такие как страх или голод, можно рассматривать как устойчивую память животного, которая модулирует картирование от сенсорного ввода до поведенческих изменений.
Механизмы, с помощью которых отдельные организмы достигают эффективного контекстно-зависимого поведения, хорошо изучены, но сравнительно редко исследуется то, как такая поведенческая пластичность кодируется организмами, живущими в группах. В высоко координированных группах животных, таких как многие виды стайных рыб или пасущиеся копытные, индивидуальный успех репродукции часто тесно связан с функциональной сложностью коллективного поведения.
В группах животных индивидуумы часто демонстрируют высокодинамичную групповую структуру, с быстро меняющимися пространственными позициями, ориентациями и сенсорным окружением. Тем не менее, индивидуумы демонстрируют способность последовательно и неоднократно менять топологию своих социальных связей, переключаясь между относительно небольшим числом групповых структурных состояний. Это создает дополнительные нюансы для понимания коллективного познания.
Обработке информации могут способствовать не только люди, меняющие свои внутренние поведенческие состояния, но и то, что, формируя сетевую систему, люди могут облегчить коллективные вычисления путем изменения структурной топологии сети (их социальной связанности), не обязательно регулируя, как они реагируют на сенсорную информацию. Изменения в индивидуальных правилах поведения и состояниях как индивидуумов, меняющих свою чувствительность, и изменения в структуре группы как индивидуумов, меняющих свое пространственное положение.
Известно, что во многих животных таксонах групповая структура очень чувствительна к восприятию рисков и ресурсов членами группы. Эти изменения, как правило, объясняются простыми соображениями теории игр, где структура является побочным продуктом действий отдельных людей, направленных на максимизацию их выживания. Однако не учитывается возможность того, что групповая структура, как новая кодировка внешней среды, сама по себе может стать важным механизмом, с помощью которого организмы эффективно обрабатывают информацию в меняющемся мире.
Таким образом, структура группы может действовать как коллективная память, которая изменяет будущие решения, подобно тому, как индивидуальная память направляет собственное поведение.
Выводы
У одиноких животных единственным вариантом реагирования на изменение условий окружающей среды является изменение чувствительности. Для социальных животных, таких как золотые рыбки, возможен выбор. Изменения чувствительности на индивидуальном уровне не способствуют значительному увеличению распространения испуганных каскадов в условиях предполагаемого риска. Риск не изменил сенсорных особенностей, предсказывающих реакцию на сигналы тревоги соседей или чувствительность к этим особенностям. Информация о том, произошло ли вздрагивание при исходных или тревожных условиях, не улучшила способность предсказывать реакцию вздрагивания.
Для генерирования наблюдаемых изменений в размерах каскада изменения в чувствительности не нужны. При моделировании каскадов только при изменении чувствительности, изменении пространственного позиционирования или и того, и другого, средние каскады не изменялись с изменением чувствительности, а изменялись с изменением пространственного позиционирования.
В отличие от типичных концепций коллективного познания, в которых индивиды взаимодействуют на относительно фиксированной сетевой структуре, косяки рыбы могут менять свою групповую структуру в том же масштабе времени, что и соответствующие изменения в окружающей среде. Рыба могут активно контролировать и адаптивно использовать свои формирующиеся групповые характеристики. Самоорганизованные группы животных могут раскрыть дополнительные сведения о том, как динамичные сети могут играть важную роль в коллективном интеллекте, исходя из простых взаимодействующих компонентов.