[논문소개] How ants move: individual and collective scaling properties - 요약

 오늘 소개하는 논문의 주제는 사람은 아니고 '개미'다. 개미가 지닌 사회성은 많은 사람들이 흥미를 지니고 있는 주제이다. 이 논문에서는 개미들의 움직임이 가지는 특성을 개체와 집단 단위에서 살펴본 논문이다.

 

저자 Dante Chialvo 의 Twitter에서 인용 (좌: 개미 객체 움직임 측정 예, 우: first order correlation)

 실험을 위해 저자들은 군집에서 임의 추출한 개미를 움직임 관측이 가능한 실험실 환경으로 이주시킨 후, 각 개체의 움직임을 0.8s 간격으로 측정하였다.

 

 우선 개체 단위로 개미의 움직임을 측정하기 위해 저자들은 개미의 움직임이 바로 이전 관측된 움직임과 상관관계를 지닌다는 Markov적 가정하에 first order model을 도입한다. 즉, first order model은 개미의 속도 v(t+1)과 v(t)의 상관관계로 부터 유도된다. (time step: 0.8s, 상기 그림의 우측 그림이 v(t)와 v(t+1)의 Correlation을 설명하고 있다)

 비록 간단한 모델이지만, 이 모델로 생성한 개미의 인공의 움직임이 Real Data와 유사함을 보이며, 상정한 Markov적 움직임 패턴의 유용성을 주장한다.

 

 그리고 나서는 집단규모에서 특성을 분석한다. 개인적으로는 이 부분이 재미있었는데, 집단 내에서 움직이고 있는 개미의 수가 많을 수록, 그 개미들의 평균 속도가 증가한다는 것이었다. 그리고, 이 상관관계가 앞에서 도입한 모델로는 설명되지 않는 것을 보여주며 이 특징이 개미간의 상호관계에 의한 집단현상이라는 주장을 펼친다. (논문 Figure6 참조)

 

 개인적으로 집단 Scale에서 일어나는 현상을 어떻게 관측하고, 그것이 어떻게 집단 현상임을 밝힐 수 있는지에 대해 관심이 깊다. 가벼운 내용이었지만, 관측을 통해 집단성을 생각해볼 수 있는 실험내용과 분석결과는 참 흥미로웠다.

 

 

 출처

 Gallotti, Riccardo, and Dante R. Chialvo. "How ants move: individual and collective scaling properties." Journal of The Royal Society Interface 15.143 (2018): 20180223.