Sciencemag.cz
Related Articles
Ovčáčtí psi, chovaní k ovládání velkých skupin zvířat na otevřených pastvinách, předvádějí své unikátní dovednosti v soutěžích již od 70. let 19. století. V jedné z disciplín jejich pán pomocí píšťalky dává pokyny psovi, aby navedl malou skupinu ovcí přes pole nebo stádo rozdělil na dvě skupiny. Ovce přitom ne vždy spolupracují.
Výzkumníci z Georgia Institute of Technology studovali, jak psovodi a psi zvládají tato nepředvídatelná stáda. Na základě záznamů ze soutěží ovčáckých psů objevili principy, které mají mít obecnější význam než pasení hospodářských zvířat. Vědci aplikovali tyto poznatky na počítačové simulace, které ukazují, jak by podobné strategie mohly zlepšit řízení robotických rojů, autonomních vozidel, agentů umělé inteligence a dalších síťových systémů, kde musí mnoho strojů/jednotlivců/agentů koordinovat své akce navzdory nejistým podmínkám.
Když šelma ohrožuje stádo ovcí, jedinci na okraji se často přesouvají do středu, aby snížili své vlastní riziko. Skupina není jediný organismus, skládá se z mnoha jedinců, z nichž každý činí svá vlastní rozhodnutí (eventuálně „rozhodnutí“). Pastýři tento instinkt využívají pomocí vycvičených psů.
Na základě analýzy hodin záznamů ze soutěží ovčáckých psů vědci zjistili, že ovládání malých skupin ovcí může být obtížnější než řízení velkých stád. Větší skupina, ve které je více ovcí chráněno uprostřed, se může chovat soudržněji než malá skupina, kde zvířata neustále přecházejí mezi dvěma instinkty: „následovat skupinu“ a „utéct před psem“. Toto přepínání chování může činit skupinu téměř nepředvídatelnou.
Při podrobném sledování toho, jak psi a jejich psovodi vedou malé skupiny, vědci zjistili, že nepředvídatelnost chování stáda ale ne vždy ztěžuje jeho ovládání. „Za správných podmínek může být toto ‚rušivé‘ chování ve skutečnosti výhodou.
Psovodi ovčáckých psů rozdělují ovce podle toho, jak silně reagují na tlak psa. Některé velmi citlivé ovce mohou pod příliš velkým tlakem zpanikařit, zatímco jiné mohou mírný tlak ignorovat a vyžadovat od psa silnější zásah.
Vědci pozorovali, že úspěšné ovládání často probíhalo ve dvou krocích. Nejprve pes nenápadně ovlivňoval orientaci ovcí, zatímco zvířata většinou stála na místě. Jakmile se stádo seřadilo do požadovaného směru, pes zvýšil tlak, aby vyvolal pohyb. Načasování těchto akcí bylo kritické, protože vyrovnání v malé skupině mohlo rychle zmizet, když zvířata přepínala mezi instinkty.
Výzkumníci vyvinuli počítačové modely zachycující, jak ovce reagují jak na psa, tak i na sebe navzájem. Tyto modely umožnily otestovat různé strategie pro řízení skupin, jejichž členové činí v nejistých situacích nezávislá rozhodnutí. Modely pak aplikovali na simulace robotických rojů. Inženýři často navrhují takové systémy tak, aby každý robot zkombinoval signály od všech okolních robotů, než se rozhodne, jak se pohybovat (nebo k jinému typu akce). Zatímco tento přístup funguje dobře při signálech vysoké kvality, může selhat, jsou-li informace plné šumu.
Například pokud má správné informace pouze jedna osoba v davu, může průměrování tento signál potlačit. Pokud však sledujete vždy jen jednu osobu a neustále ji střídáte, mohou se správné informace naopak šířit, a to i rychle. V části studovaných simulací proto každý robot věnoval pozornost vždy jen jednomu zdroji (buď vodícímu signálu, nebo sousednímu robotovi) a tento zdroj střídal krok za krokem. V podmínkách plných šumu vyžadovala tato strategie méně úsilí k udržení skupiny na požadované dráze než strategie založené na průměrování nebo strategie s pevným vůdcem a následovníky.
Výzkumníci nazývají svůj přístup „algoritmem nerozhodného roje“ (Indecisive Swarm Algorithm). Studie má ukazovat, že stejná dynamika, která činí malé skupiny zvířat nepředvídatelnými, může také nabídnout nové způsoby řízení složitých technických systémů.
Tuhin Chakrabortty et al, Controlling noisy herds: Temporal network restructuring improves control of indecisive collectives, Science Advances (2026). DOI: 10.1126/sciadv.adx6791
Zdroj: Georgia Institute of Technology / Phys.org
E-kniha – texty o psech ze Sciencemag.cz sebrané, doplněné a uspořádané.
Psověda: Od domestikace vlka po psy u počítačů. 100 vědeckých studií o psech
Kdy lidé poprvé ochočili vlka? Kolik hraček znáš… Kolik slov se dokážou naučit geniální border kolie? Pozná se pes v zrcadle a má teorii mysli? Psi a matematika. Vnímají psi magnetické pole? Mohli by se dožívat 20 let? Genetické studie i experimenty zkoumající chování. Novinky o psech, které se v posledním desetiletí objevily ve vědeckých článcích. Psí zajímavosti z důvěryhodných zdrojů.
Nová vlna 2022, 150 ns
