Samoorganizacja stada

2.4.1. Emergentne podejmowanie decyzji

Zachowania emergentne to efekty zbiorowych działań, wynikające z prostych, lokalnych reguł, do których stosują się jednostki pozbawione scentralizowanej kontroli [118]. W stadzie zwierząt najciekawszym emergentnym zagadnieniem jest podejmowanie zbiorowych decyzji. U niektórych gatunków proces ten przejmują osobniki dominujące, w licznych jednak przypadkach decyzje w stadzie zapadają na zasadzie demokratycznego porozumienia i w typowych sytuacjach właśnie ta forma procesu decyzyjnego jest najbardziej korzystna. Można tego dowieść budując prosty model.

Każdy osobnik w stadzie, niezależnie od pozostałych, preferuje pewne działanie (na przykład chce się udać w określonym kierunku). Niech p będzie prawdopodobieństwem, że losowo wybrany ze stada osobnik preferuje działanie, które całemu stadu (jeśli je wykona) przyniesie potencjalnie więcej korzyści, aniżeli wynosi średnia korzyść z wykonania działań preferowanych przez wszystkich członków stada. Prawdopodobieństwo P faktu, że większość stada złożonego z n osobników preferuje działanie (nie wszystkie osobniki z większości muszą preferować to samo działanie), które całemu stadu przyniesie potencjalnie więcej korzyści, aniżeli wynosi średnia korzyść z wykonania działań preferowanych przez wszystkich członków stada można opisać Równaniem 2.1.

P =

∑

(

)

(

)

Należy przy tym założyć, że w stadzie podejmującym racjonalne decyzje p∈(0,5 ; 1) . Okazuje się, że demokratyczna decyzja większości statystycznie przynosi całemu stadu więcej korzyści niż decyzja losowo wybranego osobnika (Rysunek 2.16). Zwłaszcza dla dużych stad konsens zbiorowości jest zawsze lepszy od decyzji jednostki.

Oddzielnym problemem jest kwestia rozwiązania konfliktu interesów, jako że osobniki mogą preferować znacznie różniące się od siebie działania. Jeśli więc zdania jednostek nie są bardzo podzielone (różnice dotyczą na przykład niewielkich zmian w wybranym kierunku ruchu), decyzja stada jest uśrednioną wartością z preferencji.

W przypadku zaś, gdy preferowane przez zwierzęta działania rodzą większy konflikt interesów (żadna alternatywa nie ma większości bezwzględnej), stosowane jest kryterium Condorceta9 większości względnej i demokratycznie wybraną przez stado opcją jest ta, która wygrywa w bezpośredniej konfrontacji z każdą inną [55]. System ten jednak nie jest

9 Jean Antoine Nicolas Caritat markiz de Condorcet (1743-1794), francuski filozof, matematyk, ekonomista i polityk. Pionier zastosowania matematyki w naukach społecznych.

doskonały, gdyż teoretycznie możliwy jest w stadzie taki rozkład preferencji, że żadna opcja nie spełnia powyższego kryterium (paradoks Condorceta) [39, 85, 243]. W takiej sytuacji, aby dało się podjąć masową decyzję, część osobników musi zmienić swoje indywidualne stanowiska. Ten szczególny przypadek nie umniejsza jednak zarazem wysokiej prostocie i skuteczności całego mechanizmu podejmowania masowej decyzji przez stado.

Rysunek 2.16: Skuteczność decyzji podejmowanej demokratycznie przez racjonalne stado. Źródło: Opracowanie własne.

Rysunek 2.17: Minimalna wielkość stada skutecznie podejmującego demokratyczną decyzję. Źródło: Opracowanie własne.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 p = 0,6 p = 0,7 p = 0,8 p = 0,9

Liczba osobników w stadzie

P 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75 0,8 0,85 0,9 0,95 1 0 10 20 30 40 50 60 p M in im a ln a li cz b a o so b ni kó w w s ta d zi e

Zasadność tego rodzaju praktyk decyzyjnych potwierdza wiele badań i obserwacji. Już Konrad Lorenz zauważył, że naśladownictwo u kawek wiąże się z wykonywaniem czynności, którą preferuje większość stada. Pozostała jego część podąża ślepo za wolą demokracji. Jeśli w jednym momencie większość oznajmi chęć wykonania tego samego działania, wszystkie kawki bez wyjątku przystępują do jego realizacji [164].

Badany był również proces decyzyjny związany z lądowaniem u szpaków. Także u nich decyzja podejmowana jest w trybie większościowym. Jednakże wola poszczególnych osobników okazywana jest poprzez odpowiedni ruch wertykalny w czasie lotu, a ptak dostosowuje się do swoich najbliższych sąsiadów, więc w pewnych sytuacjach (zależnych od rozkładu preferencji w płaszczyźnie stada) może dochodzić do zaburzeń procesu decyzyjnego, a stado początkowo schodzące do lądowania jest w stanie z powrotem poderwać się do lotu [36]. Badania nad wieloma innymi gatunkami potwierdzają, że bez względu na rozmiar stada, ostateczna decyzja jest emergentna i powstaje na skutek wymiany preferencji w obrębie najbliższych sąsiadów [55]. Podobnie obserwacje ławic wykazały, że ryby swoim zachowaniem przekazują preferencje i obserwując się nawzajem ustalają wspólne działanie. Wraz ze wzrostem liczby osobników w ławicy, decyzja bardziej trafia w gusta większości [263], co potwierdza obliczenia przeprowadzone na przedstawionym modelu (Rysunek 2.16).

2.4.1.2. Wnioskowanie irracjonalne

Rysunek 2.18: Skuteczność decyzji podejmowanej demokratycznie przez irracjonalne stado. Źródło: Opracowanie własne.

Odwołując się w dalszym ciągu do Równania 2.1, przypadek p∈(0 ; 0,5) oznacza, że przynajmniej pewna część stada zachowuje się irracjonalnie ( p=0,5 oznacza przypadek graniczny, dla którego decyzja emergentna nie jest jednak opłacalna, bowiem P ⩽p ), gdyż osobniki spośród sobie znanych opcji nie wybierają tej, która przynosi im indywidualnie

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 p = 0,1 p = 0,2 p = 0,3 p = 0,4 p = 0,5

Liczba osobników w stadzie

najwięcej korzyści. Sytuacja taka może być na przykład efektem wystąpienia kaskady informacyjnej. Stąd wniosek, że panikujące stado z dużym prawdopodobieństwem podejmuje emergentne decyzje, które są dla niego samego bardzo niekorzystne (Rysunek 2.18).

Model demokratycznego podejmowania decyzji przestaje być w takich sytuacjach dla stada korzystny. Należy w tym momencie odwołać się do innego rodzaju mechanizmów decyzyjnych, w których udział bierze tylko część osobników ze stada.

2.4.2. Rola liderów

2.4.2.1. Decyzje niedemokratyczne

W sytuacjach niepewności i ryzyka wiele stad zwierząt przyjmuje inną strategię decyzyjną. O ile w typowych sytuacjach zbiorowa decyzja jest uzasadniona, gdyż każdy osobnik posiada pewną wiedzę, wynikającą z jego lokalizacji w stadzie i preferencji indywidualnych, a przede wszystkim jest w stanie wnioskować racjonalnie, to już w stanie zagrożenia wiele czynników przemawia przeciwko emergentnemu podejmowaniu decyzji. Osobniki zlokalizowane odmiennie względem źródeł niebezpieczeństwa mogą bardzo różnie oceniać sytuację, a ich preferencje cechuje wówczas dysproporcja. Ponadto w sytuacjach kryzysowych większą rolę odgrywa doświadczenie. W końcu wysoki poziom emocji nie idzie w parze z logicznymi wyborami zachowań, stąd decyzje zbiorowe mogą być irracjonalne (Rysunek 2.18).

W sytuacjach niebezpiecznych i niepewnych zwierzęta zdają się więc często na liderów, których nie należy utożsamiać z osobnikami dominującymi w stadzie. Liderzy to jednostki, które w danych okolicznościach mają z pewnych powodów predyspozycje do podjęcia najbardziej trafnej dla stada decyzji.

W stadach gołębi i skowronków, ptaków często narażonych na ataki drapieżników, z większą wagą liczą się preferencje doświadczonych osobników, choć nie zawsze. Zazwyczaj ma to miejsce tylko w przypadku mniejszych stad, w których ryzyko pomyłki przy demokratycznym wyborze jest większe [54, 65, 105] (Rysunki 2.16 i 2.17).

Określone sztuki w stadach krów i owiec niejako narzucają swoją wolę całemu stadu [320]. W stadzie owiec osobnik prowadzący utrzymuje się zawsze na jego czele.

Podobnie kwestia ta wygląda w przypadku ryb, jednakże ławice mają lepszą zwrotność i mogą gwałtownie zmieniać kierunek ruchu, stąd nie ma w nich stałych liderów. Prowadzenie przejmują osobniki znajdujące się na czele, po dokonaniu zmiany kierunku. Porządek tworzonej formacji zachowywany jest w oparciu o relacje pomiędzy bezpośrednimi sąsiadami [201, 308]. Inne badania, prowadzone w niewoli nad ławicami wzdręg dowodzą, że istotnie tak jest, a ponadto ryby wpuszczone do nieznanego akwenu na czele ławicy starają się zawsze utrzymywać małą grupę bardziej doświadczonych osobników [221].

2.4.2.2. Kontrolowanie stada

U pszczoły miodnej na rozpoznanie terenu wysyłana jest grupa zwiadowców, stanowiąca około 5% roju [235, 236, 237, 238, 239, 240, 241]. Gdy zwiadowcy wracają, tylko między nimi następuje wymiana informacji w drodze komunikacji poprzez tak zwany taniec

pszczół [299]. Po demokratycznych ustaleniach i podjęciu wspólnej decyzji, zwiadowcy prowadzą resztę roju w wybrane miejsce [235, 238]. Podobny proces z udziałem skautów (zwiadowców) zaobserwowano u mrówek leśnych [57, 72, 93, 169, 212, 213, 301].

Ludzie również są podatni na prowadzenie tłumu przez liderów. Aby tego dowieść, przeprowadzono eksperyment, w którym w dużej hali zgromadzono dużą grupę osób. Wszystkich poproszono, by przez cały czas trwania doświadczenia poruszali się wedle uznania po hali oraz by nie porozumiewali się przy tym w żaden sposób między sobą, ani nie oddalali zbytnio od grupy. Niewielka część z biorących udział w badaniu została poproszona, by przemieszczała się po hali cyklicznie, w określonym porządku, o czym nie wiedzieli pozostali. Okazało się, że już po chwili cały tłum w spójnej, wydłużonej postaci, poruszał się po hali zachowując ten porządek. Postanowiono więc oszacować, ile osób potrzebnych jest do poprowadzenia tłumu i stwierdzono, że dla tłumu liczącego co najmniej 200 osobników, wystarczy tylko 5%, podobnie jak u pszczół. Co ciekawe, jeśli liczebność tłumu jest mniejsza, odsetek liderów musi być większy [190, 313]. Może mieć to wielkie znaczenie zwłaszcza w procesach ewakuacji w następstwie dużych katastrof i wypadków, kiedy to komunikacja werbalna jest utrudniona [187].

Wyniki tego eksperymentu również potwierdzają obliczenia wykonane na grupowym modelu decyzyjnym (Równanie 2.1), gdyż przy mniejszej liczbie osobników korzyści z emergentnej decyzji mogą nie odzwierciedlać w pełni z rozkładu preferencji wśród osobników (Rysunek 2.16).

Pozostaje kwestia rozmieszczenia liderów w tłumie tak, aby jego sugestywne prowadzenie było możliwie najbardziej efektywne. Z przeprowadzonych eksperymentów wynika, że powinni oni być ulokowani w jednej, spójnej grupie, najlepiej na brzegu tłumu [76]. Większa, spójna grupa podejmująca jednakowe działania łatwiej może wpłynąć na pozostałą część tłumu poprzez lokalną wymianę informacji z sąsiadami, aniżeli jej rozproszona postać. Lokalizacja na brzegu tłumu zaś pozwala na efektywniejsze prowadzenie.

Należy jednak zdawać sobie sprawę z niedoskonałości systemu kontroli tłumu opierającego się na liderach w sytuacjach realnie niebezpiecznych [112]. W stanie panicznej ucieczki najbardziej dogodna i uprzywilejowana pozycja znajduje się na czele uciekającego stada (tłumu), gdzie najczęściej znajdują się liderzy. W najwyższym stopniu również zachowanie tej części wpływa na ruch całego tłumu, a zwłaszcza na sytuację objętej największym ryzykiem tylnej frakcji tłumu. Liderzy zaś, jako samolubne osobniki, dbają przede wszystkim o własne bezpieczeństwo, co niekoniecznie ma przełożenie na interesy całej grupy. Należy oczekiwać, że mając na uwadze wielkość swojej strefy zagrożenia, będą oni podświadomie, samolubnie promować utrzymanie spójności tłumu, zwracając znacznie mniejszą uwagę na prędkość działań, co może mieć krytyczne znaczenie dla innych osobników [83].