基于动态社会网络的鱼群信息传递机制及模型研究

The information transfer mechanism in fish school will impact the behaviors of finding food source, mate choice and predator avoiding. Exploring the information transfer mechanism in fish school is the basic content in the fish ethology and has shown great theoretical significance for understanding the fish school behavior. However,the nonlinear spatial-temporal relationship in the information transfer process is not clear, and the lack of a systematic and effective research methods have hampered the study in this field. On the basis of information theory and time seriers analysis method, the project will quantify the information transfer quantity using the global and local feature induced from kinetic trajectory data of fish school.Moreover, the project try to generate the dynamic social network based on the spatial-temporal evolutional laws in the information transfer process. Finally, the project construct the mathematics model based on random walk and study the effects of different types of perception, signal stimulus, growth stage and population density impacted on the fish information transfer mechanism. The expected results of this project will be strictly theoretical analysis and verified by experiment and simulation in order to uncover the information transfer mechanism in fish school and provide theoretical basis and methodological basis for fish school behavior research.

鱼群信息传递会对鱼类获取食物源、选择配偶、规避掠食者等行为产生重要影响。探索鱼群信息传递机制是鱼类行为学的基本内容,对于理解鱼类群体行为及合理利用和保护渔业资源具有重大意义。然而，在现有研究中，尚缺乏一种能系统有效刻画鱼群信息传递中的非线性时空耦合关系并进而揭示信息传递机制的方法。本课题基于鱼群运动轨迹数据，提取全局和局部运动时空特征，应用信息论、时间序列分析等计算理论，提出鱼群个体间信息传递的量化指标；借助动态社会网络分析、随机图论、传感器网络等理论和方法，探明鱼群中信息传递的时空演化规律，建立鱼群信息传递动态社会网络；提出基于随机游走的鱼群信息传递模型，并研究不同感知类型、信号刺激源、生长阶段和种群密度等因素对鱼群信息传递的影响。本项目的预期研究成果都将进行严格理论分析，并通过实验和仿真进行验证，以期全面准确揭示鱼群的信息传递机制，为鱼类群体行为研究奠定理论依据和方法学基础。

鱼群信息传递会对鱼类获取食物源、选择配偶、规避掠食者等行为产生重要影响。探索鱼群信息传递机制是鱼类行为学的基本内容,对于理解鱼类群体行为具有重大理论意义。然而，在现有研究中，对于鱼群信息传递中的非线性时空耦合关系尚不明确，也缺乏一种系统有效的研究方法揭示鱼群的信息传递机制。本课题通过建立一系列鱼群行为观测与行为参数获取技术, 提取全局和局部运动时空特征，构建了鱼群信息获取状态的估计方法；借助动态社会网络分析、随机图论、传感器网络等理论和方法，探明鱼群中信息传递的时空演化规律，刻画了鱼群信息传递与鱼群网络结构特征；提出了一种鱼群信息传递模型，并研究不同感知类型、信号刺激源和种群数量等因素对鱼群信息传递的影响。本项目的研究成果通过实验和仿真进行验证，揭示了鱼群的信息传递机制，为鱼类群体行为研究奠定理论依据和方法学基础。