发表于：2025年3月11日 /更新，发表于：2025年3月11日 - 作者： Konrad Wolfenstein
与虚拟现实的变黑和群研究：德国科学家分析蚱hoppers - 图片：xpert.digital
VR研究揭示了蚱hoppers的新结构
蚱hoppers的突破：长期理论被驳斥
沙漠蚱hopper因圣经时代而闻名。由于多达5000万个人的狂欢，这种类型的昆虫会通过吃裸露的整个区域而危害营养安全，从而造成毁灭性的破坏。现在，康斯坦茨大学和马克斯·普朗克行为生物学研究所的研究人员已经获得了有关这些群体组织的开创性知识，并驳斥了多年的理论。在创新的虚拟现实技术的帮助下，科学家能够证明蚱s群在根本上与以前的假设有所不同。这项发表在著名专家杂志“科学”上的研究使以前的解释模型颠倒了，并提供了重要的见解，可以有助于更好地预测和战斗蚱hoppers。
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蚱hopper的现象及其全球含义
沙漠蚱hoppers（Schistocerca Gregaria）是野生动植物中集体行为最令人印象深刻的例子之一。无法飞行的飞行，因此被称为若虫，最初是当地人的生活。但是，在某些条件下，它们聚集在一起形成了巨大的狂欢，开始徒步旅行 - 不是毫无目的，而是在协调的运动中，好像它们是在中央控制的。这些巨大的昆虫集体可以包括多达5000万只动物，因此代表了我们星球上最大的动物集体之一。
这种蚱hop的影响是毁灭性的。根据研究人员的说法，他们威胁着全世界每个第十个人周围的生计。这是一个具体的例子，为2019年至2020年之间在非洲角上提供了巨大的蚱瘟疫，这摧毁了农业生产并引发了饥荒。因此，对导致这种群体形成和运动的机制的科学研究不仅具有理论利益，而且对全球营养安全具有相当大的实际重要性。
先前的理论：蚱hoppers作为“自驱动粒子”
几十年来，蚱hoppers的集体行为得到了理论物理学的概念的帮助。在此模型中，昆虫被视为“自propell的参与者”（自驱动的颗粒），它们在其直接邻居上的位置和运动方向对齐。该理论假设，如果个人仅与直接邻居“划分”以在整个群体中创造一个连贯的运动，就足够了。
以前解释的另一个核心要素是假设动物的密度是无序浮动运动过渡的决定性因素。根据这一假设，一旦有限的空间中有足够的动物，向协调运动的过渡就开始了。该理论似乎是如此令人信服，以至于它是数十年来作为解释野生动植物集体运动的标准模型。
有趣的是，也参与当前研究的Iain Couzin的先前研究已经提供了有关蚱hoppers群体行为的其他令人惊讶的发现。他的团队发现，自相残杀可能是远足运动的驱动因素 - 蚱hopper向前迈进，以免从后面吃掉。这种意识已经表明，比单纯的物理反应更复杂的行为可以发挥作用。
创新的研究方法：虚拟现实揭示了群的秘密
为了更好地理解蚱hopper信用中的复杂互动，康斯坦斯大学卓越集体和马克斯·普朗克行为生物学研究所围绕Iain Couzin的研究团队围绕革命方法：虚拟现实（VR）。 Couzin解释说：“众所周知，很难识别动物流动群体中相互作用的机制。” “个人在复杂的相互作用中相互影响，也受到其他人的行为的影响。”
为了解决这个问题，研究人员开发了复杂的VR设置。将单个活的草放在可移动的球上，类似于跑步机，以便它们可以自由移动。周围，科学家预测了多达64张照片 - 现实的虚拟蚱hoppers，因此真正的昆虫认为它们是自然群的。这种创新的方法使研究人员能够准确检查有生物草的哪些信息 - 周围有多少其他动物以及它们的方向。
在一个特别揭示的实验中，研究人员将真实的蚱hoppers放在两个虚拟的三维群之间。这种测试布置使他们能够测试动物是否确实对其直接邻居的行为做出了反应，如先前所假设的，并将其作为统一的暗恋而移动。
令人惊讶的结果：群研究的范式转变
实验的结果令人惊讶，并从根本上质疑了先前的理论。与研究人员的期望相反，真正的蚱hoppers并未作为朝着同一方向的大型统一群的一部分移动。取而代之的是，他们朝着一个虚拟群的方向转向，并专门向他们跑去。
这一观察结果表明，科学家称，SO称为“验光反应”（一种先天反射，导致蚱hoppers遵循运动的感觉印象 - 并不是坐标集体运动的原因。实际上，研究人员没有发现蚱hoppers基于邻居的地位和行动方向的证据。
“个别动物不是颗粒，”伊伊恩·库辛解释说。 “我们必须将蚱hoppers视为认知，表演主题，这些主题观察周围的环境，并在此基础上做出他们的决定。”现在，研究人员认为，群的发展取决于每个蚱hopper，而不是先前假设的。
实验还表明，即使它们旁边有两只蜂群朝着相同的方向跑步，这些动物有时会偏离关节路线。此外，该小组没有发现证据表明，正如先前假定的那样，个体的密度是群体运动的触发因素。
对抗蚱hopper的实际重要性
新发现具有远大的实际含义。更好地了解群体形成和运动的基本机制可以帮助预测昆虫的行为，并制定更有效的策略来打击草域。
鉴于蚱hoppers威胁了所有第十人的生计，因此不应低估这项研究的重要性。蚱hopper鼠疫对2019年至2020年之间非洲角的破坏性影响，导致收获失败和饥荒，这表明了迫切需要更好的预测和控制机制。
通过意识到，蚱hoppers不仅是物理粒子，而且还充当了具有自己决定的个人认知参与者的制作过程，控制着肆虐的新方法开放。不仅可以依靠大规模控制措施，还可以采取未来的策略来理解和影响个人决策过程。
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未来的研究方向和“集体视觉计算中心”
开创性的发现仅代表了对集体行为的新理解的开始，以进一步推进这一研究领域，康斯坦斯的Iain Couzin启动了“集体视觉计算中心”。该中心将是研究小组行为最现代的设施之一，旨在观察虚拟全息3D环境中的动物群并分析其运动。
同时，Couzin周围的团队还研究了各种动物物种的空间决策。最近在PNA中发表的一项研究表明，动物如何通过将世界减少到仅两种选择之间的连续决策来处理其环境的复杂性。这些发现表明，基本的几何原理可以解释动物如何以及为什么动物的移动方式 - 这种方法也可以应用于对蚱hoppers的理解。
研究集体行为的新时代
康斯坦茨大学科学家和马克斯·普朗克行为生物学研究所的研究标志着理解野生动植物集体行为的转折点。通过质疑悠久的“自我驱动颗粒”理论，他们开辟了一种新的观点，作为个人决策者，蚱hoppers和其他动物的集体行为是由复杂的认知过程引起的。
创新的虚拟现实技术的使用已被证明是成功的关键。它使研究人员能够破译动物集体以前无法穿透的复杂性，并获得对群体组织的基本见解。这些发现不仅可以彻底改变我们对集体行为的理论理解，而且还提供了实用的解决方案，以打击威胁全球营养安全的蚱hoppers。
团队围绕Iain Couzin的工作，该公司因其在集体行为领域的研究而获得了著名的Gottfried Wilhelm Leibniz奖，这强调了在生物学，计算机科学和物理学界面上跨学科研究的重要性。它令人印象深刻地显示了现代技术如何帮助我们破译自然的迷人秘密，同时又开发了解决全球问题的实用解决方案。
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