物理學家已經驗證了一個有50年曆史的假設，該假設解釋了群落的形成是自私行為的結果。物理學教授克萊門斯-貝辛格（Clemens Bechinger）說：”令人驚訝的是，當個人出於純粹的自私原因而採取行動時，這反而可以帶來群體內的公平情況。”

他的團隊在康斯坦茨大學集體行為高級研究中心（CASCB）最近的一項研究中證明了這一點。

研究人員使用計算機模擬來探索群居動物如何減少它們的捕食風險。該研究基於WD Hamilton在1971年提出的想法，即群落中的個體定位，使自己的捕食風險以犧牲鄰居的利益為代價變得更小。研究結果發表在《理論生物學雜誌》上。

許多動物之所以將自己組織成群，並不一定是群居性或社會行為的結果。一個例子是海豹。單獨行動時，它們很容易成為虎鯨或鯊魚的獵物。相反，在一個群體中要安全得多，因為這樣攻擊的危險就會分散到許多個體中。在群體的中間是最安全的，因為那裡的動物都擠在一個非常小的空間裡，攻擊的目標更可能是近鄰而不是自己。另一方面，在群體的邊緣只有幾個鄰居，捕食的風險要大得多。因此，每隻動物都試圖進入中間的一個令人垂涎的位置。

在人工智能（強化學習）的幫助下，克萊門斯-貝辛格和他的同事研究了個體必須如何最佳地改變自己的位置，以保持自己和他人之間的距離盡可能小，這反過來又減少了自己被攻擊的風險。

“因為這種策略增加了鄰居的風險，所以它顯然被認為是一種自私的動機，”正在該項目中作為博士生工作的Veit-Lorenz Heute說。正如漢密爾頓預測的那樣，物理學家們觀察到，起初分散的個體後來形成了一個密集的群落，這減少了它們與鄰居的距離，從而降低了個體被攻擊的風險。

“考慮集體的強化學習為理解動物行為開闢了一系列新的可能性，”CASCB的發言人、康斯坦茨大學生物多樣性和集體行為教授Iain Couzin補充道。”它提供了一種優雅的方式來詢問適應性行為是如何在鳥群和蜂群所特有的複雜社會環境中出現的。

然而，研究人員驚訝地看到，在群棲形成後發生了什麼。

他們的模擬結果顯示，時間平均的捕食風險對所有個體來說是完全相等的。很明顯，當其他動物向這個令人垂涎的位置推進時，處於獸群中心的成員無法捍衛這樣的有利位置。

參與這項研究的塞繆爾-蒙特（Samuel Monter）說：”這是群體內部高度動態的結果，它使個體不可能保持特定的最佳位置。另一個有趣的觀察是，由於這種對最佳位置的長期競爭，該群體開始圍繞其中心旋轉，類似於在許多動物群中觀察到的情況。”

“我們的研究表明，群體的形成不一定是由它們的群居行為造成的，也可以用個體完全自私的動機來解釋，即以犧牲他人的利益來獲得優勢，”貝辛格總結道。”我們的研究不僅有助於理解生物系統中的集體行為，而且其結果在尋找自主機器人設備必須如何編程以掌握集體任務的最佳策略方面也可能是有用的。”

“我們長期以來一直觀察到動物群體中的’渦流’，這項工作提供了一個洞察力，即為什麼可能是這種情況，”Iain Couzin補充說。”如果每個個體都通過接近他人來減少風險，但也會因為碰撞而受到懲罰，那麼旋轉的漩渦，就像我們在魚群甚至一些放牧動物中看到的那樣，自然會出現。”