Selektive Entscheidungsfindung und kollektives Verhalten von Fischen durch die Bewegung der visuellen Aufmerksamkeit

Kollektive Bewegung bietet ein spektakuläres Beispiel für Selbstorganisation in der Natur. Visuelle Informationen spielen eine entscheidende Rolle unter den verschiedenen Informationsarten bei der Bestimmung von Interaktionen. Kürzlich haben Experimente gezeigt, dass Organismen wie Fische und Insekten selektiv einen Teil, anstatt die Gesamtheit, visueller Informationen nutzen. Hier konzentrieren wir uns auf Fische und schlagen ein agentenbasiertes Modell vor, bei dem die Richtung der Aufmerksamkeit durch visuelle Reize geleitet wird, die von den Bildern nahegelegener Fische empfangen werden. Unser Modell reproduziert ein Verzweigungsphänomen, bei dem ein Fisch selektiv einem bestimmten Individuum folgt, während der Abstand zwischen zwei oder drei nahegelegenen Fischen zunimmt. Darüber hinaus repliziert unser Modell verschiedene Muster kollektiver Bewegung in einer Gruppe von Agenten, wie Vortex, polarisierte Schule, Schwarm und Wenden. Wir diskutieren auch die topologische Natur der visuellen Interaktion sowie die positionsabhängige Verteilung nahegelegener Fische und die Karte der paarweisen und dreikörperlichen Interaktionen, die durch sie induziert werden. Durch einen umfassenden Vergleich mit bestehenden experimentellen Ergebnissen klären wir die Rollen visueller Interaktionen und der Themen, die durch andere Interaktionsformen zu lösen sind.