大规模群体行为可以如千军万马，整齐有序，也可以随时变换队形，宛如一个生命体，这就是秩序性群体行为。秩序性群体行为的生成机制是什么?进行秩序性群体行为可以带来怎样的好处?本书以鱼群为例，采用对鱼的个体行为进行动力学建模并进行计算机模拟的方法，尝试回答上述两个问题。元捕食鱼时，当对鱼的个体以适当比例进行模仿及碰撞回避行为时，可生成最优秩序性群体行为;遭遇捕食时，以适当比例进行模仿、碰撞回避以及逃生行为的个体能够生成最优群体逃生行为。最重要的是，遭遇捕食鱼时进行秩序性群体行为，除了可发挥稀释效果和混乱效果，并行游动效果可使群体最大限度地保护到每一个个体。
样章试读
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前言
第一部分 群体行为及其中的未解之谜——秩序性群体行为
第1章 动物群体及秩序性群体行为 3
1.1动物的生活方式 3
1.2动物为什么群居 5
1.3动物的秩序性群体行为 7
1.3.1动物秩序性群体行为的特点 7
1.3.2鸟的秩序性群体行为 9
1.3.3鱼的秩序性群体行为 10
1.4关于鱼的秩序性群体行为研究的问题 13
第2章 为什么及如何研究鱼的秩序性群体行为 15
2.1鱼的群体行为的特殊之处 15
2.2无时不在的秩序性群体行为 16
2.3鱼的秩序性群体行为研究的两大问题 18
2.3.1鱼的秩序性群体行为的生成及维持 18
2.3.2鱼为什么要进行秩序性群体行为 19
2.4鱼的秩序性群体行为研究的主要手段 22
2.5研究鱼的秩序性群体行为的意义 23
第3章 鱼群的经典研究 25
3.1牛顿动力学模型 25
3.2个体决策模型 27
第4章 鱼的个体行为模型构建的基础 32
4.1可以同时兼顾多个目的而采取行动的鱼 33
4.2鱼的运动方向和速度可以被分别决定 36
4.3视觉系统和侧线同时发挥作用 37
4.4遭遇捕食鱼攻击时被食鱼的逃离方向 39
第一部分 结语 43
第二部分 如何生成并维持秩序性群体行为
第5章 生成秩序性群体行为的个体行为决策模型 47
5.1鱼的秩序性群体行为研究的第一个问题 47
5.2鱼的秩序性群体行为模型 48
5.2.1鱼如何决定其个体行为 48
5.2.2鱼的相互作用区域 49
5.2.3鱼的模仿行为 50
5.2.4鱼的碰撞回避行为 51
5.3鱼的运动方向、速度的决定及位置 52
5.3.1运动方向 52
5.3.2游动速度 55
5.3.3所在位置 55
第6章 鱼的秩序性群体行为的评价变量 57
6.1鱼群的极性%(￡) 57
6.2平均最近邻距离77NND(￡) 58
6.3鱼群所占据的空间大小77EX(t) 59
6.4碰撞频率77CF 59
6.5四个评价变量的重要性分析 60
第7章 鱼的秩库性群体行为生成的计算机模拟 61
7.1计算机模拟的实验条件 61
7.2鱼的模仿行为在鱼群形成中的作用 61
7.3鱼的秩序性群体行为评价变量随时间的变化 63
7.3.1 77p(t)、'ONND(t)和OEX(t)随时间的变化 63
7.3.2 77p(t)、'ONND(t)和OEX(t)的时间平均值及77CF与的依存关系 65
7.4相互作用区域、鱼群速度分布的参数对鱼的秩序性群体行为的影响 70
7.5鱼的秩序性群体行为中的自组织临界性 72
第8章 鱼的秩序性群体行为在外界扰动下的动态稳定性 75
8.1外界扰动的形式 75
8.2受到外界扰动时鱼群的动态稳定性的评价指标 79
8.3鱼个体的模仿行为系数yAL的取值范围 81
8.4分裂型扰动下鱼群的动态稳定性 81
8.5发散型扰动下鱼群的动态稳定性 85
8.6扰动时时发生，自我恢复才是王道 88
第二部分 结语 91
第三部分 为什么进行秩序性群体行为
第9章 遭遇捕食鱼攻击时鱼的个体行为模型 95
9.1遭遇捕食鱼攻击时鱼的群体逃生行为 95
9.2鱼的秩序性群体行为模型的扩展 97
9.2.1虑及能量消耗 97
9.2.2垒的逃生战术 99
9.2.3危险反应区域 100
9.2.4鱼的运动方向 101
9.2.5鱼运动速度的决定方法 104
9.3捕食鱼的攻击方法 105
9.3.1攻击目标的决定方法 106
9.3.2捕食鱼运动方向的决定方法 108
9.3.3捕食鱼运动速度的决定方法 109
9.4个体逃生战术有效性的评价指标 110
9.5群体逃生行为的分析变量 111
9.5.1捕食鱼的目标变换率 112
9.5.2群的分裂概率以及分裂的子群体数量 112
9.6捕食鱼和被食鱼个体行为的参数 113
9.6.1被食鱼的秩序性群体行为的参数和逃生战术的参数113
9.6.2表征捕食鱼能力的参数 118
第10章 最优群体逃生行为中鱼个体的逃生战术 119
10.1被食鱼的逃生行为系数与捕食鱼的成功捕食时间之间的关系 120
10.2被食鱼的逃生行为系数与捕食鱼的成功捕食率间的关系 121
10.3最优个体逃生战术存在的理由 122
10.3.1成为目标起到被捕获的时间 122
10.3.2因遭遇捕食鱼的攻击而导致鱼群分裂的情况 123
10.3.3单位时间内捕食鱼攻击目标的变换次数 125
10.4鱼群规模的效果 126
10.4.1鱼群规模对成功捕食时间的影响 127
10.4.2鱼群规模效果产生的原因 127
10.4.3危险反应区域大小带来的影响 128
10.4.4因鱼群规模的变化导致的最优逃生行为系数最的变化 130
10.5由鱼的群体逃生行为所想到的 132
第11章 并行游动效果与最优群体逃生行为 134
11.1杂聚群与有序群的比较 134
11.2杂聚群的混乱效果 135
11.2.1杂聚群模型及杂聚群的生成 135
11.2.2杂聚群对群中个体的保护效果 139
11.3有序群与杂聚群在群体逃生效果上的差异 141
11.4并行游动可以产生好的防御和逃生效果的原因 143
11.4.1单位时间内捕食鱼攻击目标的变换次数 143
11.4.2攻击目标周围的鱼的密度差异 144
11.4.3感觉到危险的被攻击目标的运动方向与理想逃离方向和周围鱼的运动方向的偏离 146
11.5并行游动效果的全域性 149
11.6鱼群中群体效果的层级性 152
第12章 异质鱼对群体逃生行为的影响 155
12.1混有行为异质鱼时的群体逃生行为 157
12.1.1自私自利的个体带给群体逃生行为的影响 158
12.1.2有行为异质鱼混入的鱼群的最优群体逃生行为163
12.2外观异质鱼的破坏性力量 165
12.2.1对可产生最优群体逃生行为的鱼群的影响 166
12.2.2混杂有外观异质鱼时鱼群的最优群体逃生行为169
第三部分 结语 172
参考文献 173
后记 177
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