Habitat fragmentation promotes spatial scale separation under resource competition
本文通过种内竞争与非线性随机游走模型，揭示了栖息地破碎化网络中竞争性状差异导致优势个体聚集于枢纽斑块、弱势个体被排挤至边缘的空间分离机制，并指出该模式可能促进物种形成。
2025-11-06 nlin.AO physics.soc-ph q-bio.PE
Co-evolution of nodes and links: diversity driven coexistence in cyclic competition of three species
当三个物种在$N$个体的混合随机系统中循环竞争时，灭绝通常发生在系统大小$N$的时间尺度上。例如，在石头剪刀布游戏或保守的洛特卡-沃尔泰拉模型中，每对个体都可以在一个完整的图上相互作用。在这里，我们表明，如果竞争的个人也有一个“社会气质”是内向或外向，导致他们分别削减或增加链接，然后长寿命的状态，所有物种共存时，内向和外向都存在。这些状态是非平衡准稳态，由物种竞争和网络动态之间的微妙平衡维持。值得注意的是，许多现象都体现在平均场描述中。然而，一个直观的理解，为什么多样性稳定的共同发展的节点和链接动态仍然是一个悬而未决的问题。
2018-08-17 cond-mat.stat-mech nlin.AO physics.soc-ph
Competition Between Homophily and Information Entropy Maximization in Social Networks
在社交网络中，人们通常认为，两个拥有更多重叠朋友的个体倾向于建立新的友谊，这可以被称为同质性滋生新的联系。而最近提出的最大信息熵假设是小世界网络中有效导航的可能来源。通过理论和实验分析，我们发现信息熵最大化和局部结构同质性之间存在竞争。这种竞争意味着，两个人之间新建立的关系与更多的共同朋友将导致更少的信息熵增益为他们。我们推测，在社会网络的演化过程中，这两种假设是并存的。最大信息熵法则使网络中的个体产生弱联系，而同伦法则则使网络局部高度聚集，个体之间产生强而信任的联系。我们的研究结果从一个新的角度阐明了社会网络建模。
2014-11-12 cs.SI physics.soc-ph
Mixing Individual and Collective Behaviours to Predict Out-of-Routine Mobility
本文提出一种动态融合个体与集体移动行为的方法，利用集体智能提升非常规出行预测精度，并在美国三城大规模轨迹数据上验证其优于深度学习模型，且在疫情等扰动事件下仍保持预测能力。
2024-08-06 cs.CY physics.soc-ph
An individual-based model of collective attention
在我们的现代社会中，人们每天都面临着越来越多的各种信息。因此，个体的注意力和处理能力往往饱和。因此，人们必须选择他们关注环境中的哪些元素，哪些被忽略。此外，最近的研究表明，人们自然会被其他人感兴趣的东西所吸引。这种模仿行为引起了各种羊群现象，如思想的传播或商业趋势的爆发，使对集体注意力的理解成为我们社会的一个重要问题。在这篇文章中，我们提出了一个基于个体的集体注意模型。在一组人面对稳定的新信息流的情况下，该模型自然地再现了每个新闻项目所获得的关注的对数正态分布，与经验观察一致。此外，该模型预测，一个新闻项目的受欢迎程度强烈依赖于并发的新闻出现在大约同一时刻的数量。我们通过从digg.com网站上提取的经验数据证实了这一预测。这一结果可以从新闻之间竞争个体有限注意能力的角度来解释。因此，所提出的模型，提供了新的元素，以更好地了解在信息丰富的世界集体注意力的动态。
2009-09-15 physics.soc-ph
Opinion Dynamics and Collective Decisions
我们期望民主使我们能够利用集体智慧，使我们的集体决定建立和加强社会福利，并使我们接受其分配和规范后果。集体决策是通过集合个人偏好和判断的投票程序产生的。在此之前和之后，个人的偏好和判断会随着他们潜在的态度、价值观和观点在讨论和审议中的变化而变化。在大型群体中，这些动态自然超出了个体的范围，因此可能会显示出意想不到的自我驱动的宏观系统动态，遵循社会物理定律。另一方面，通过媒体、民意调查、政党或利益集团传播的汇总信息和偏好也在个人意见形成过程中发挥重要作用。此外，各行为体还能够根据即将举行的全民投票、选举或其他集体决定形成战略舆论。因此，观点动力学和集体决策不仅应该从社会选择、博弈论、政治和社会心理学的角度来研究，而且还应该从系统动力学和社会物理学的角度来研究。
2021-04-05 physics.soc-ph
Competitive Social Mobilization in Threshold Models of Collective Action
Instituto de Física de São Carlos, Universidade de São Paulo（圣卡洛斯物理研究所，圣保罗大学）
研究探讨了在有限参与者池中，不同参与阈值群体如何竞争形成共识，发现环境稳定性决定社会控制效果，高参与成本可能促进统一或破坏集体行动。
2026-01-26 nlin.AO physics.soc-ph
Assortment and Reciprocity Mechanisms for Promotion of Cooperation in a Model of Multilevel Selection
在合作演化的研究中，许多机制已经被提出来帮助克服在囚徒困境博弈中个体最优的自利欺骗。这些机制包括相互依赖或网络化的社会互动，考虑他人收益的他人偏好，将合作建立为社会规范的互惠规则，以及同时涉及个人之间的竞争和群体之间的竞争的多层次选择。在本文中，我们建立在最近的工作研究PDE复制因子方程的多级选择，以了解如何在组内的机制的分类，其他有关的偏好，以及直接和间接的互惠可以帮助促进合作，在演唱会与群体之间的进化竞争。我们考虑一个群体结构的人口，其中个人之间的相互作用包括囚犯的困境游戏，并研究动态的多层次的竞争时，根据这些组内机制的个人收到的回报。我们发现，这些机制中的每一个的存在与多层次选择的协同作用，以促进合作，减少了强度的组间竞争需要维持长期的合作，并增加了人口实现的集体收益。然而，我们发现，只有其他有关的偏好允许实现社会最优的集体收益的囚徒困境游戏中，平均收益最大化的合作者和叛逃者的中间组合。对于其他三种机制，多层次的动态仍然容易受到较低层次选择的阴影，因为集体的结果未能超过所有合作者组的收益。
2022-05-02 physics.soc-ph q-bio.PE
Competition of Languages and their Hamming Distance
我们考虑的传播和竞争的语言是由一个人口的个人。个体可以在其一生中改变其母语，将其语言传给后代，并最终死亡。这些语言用位串来描述，它们之间的差异用汉明距离来表示。语言的进化是由突变和适应率决定的。特别是，我们考虑的情况下，由另一个语言的替代是由他们的相互汉明距离。作为一个功能的突变率，我们发现一个急剧过渡的情况下，一个占主导地位的语言和分裂成许多语言集群。这种转变也反映在两种语言之间的汉明距离上，这两种语言的使用者人数最多和第二多。我们还考虑的情况下，人口是本地化的一个正方形格子和个人的相互作用被限制在一定的几何域。在这里，汉明距离又一次对语言的最终命运起着至关重要的作用。
2005-08-31 physics.soc-ph
How ants move: individual and collective scaling properties
群居昆虫的运动经常被用作分散个体行为所产生的复杂适应动力学的典型例子。在本文中，我们重新讨论了蚂蚁活动爆发背后的统治规律。该分析对先前报道的数据进行了重新考虑，在个体水平上提出了因果关系箭头，没有发现蚂蚁活动的持续时间与其移动速度之间的任何联系。其次，从不同的蚂蚁的步骤创建的合成轨迹，证明了马尔可夫过程可以解释以前报道的速度形状配置文件。最后，我们表明，越多的蚂蚁进入巢穴，他们的速度越快，这意味着一个集体财产。总的来说，这些结果提供了一个机械的解释报告的行为规律，并提出了一个正式的方式来进一步研究集体财产在这些情况下。
2018-07-25 nlin.AO physics.soc-ph q-bio.QM
Collective Information Processing and Pattern Formation in swarms, flocks and crowds
在过去的十年里，动物群体和社会中自发组织的集体活动吸引了相当多的关注。这种协调往往使群居物种能够完成远远超出单个个体能力的集体任务。特别是，一个关键的好处在于在集体一级整合部分环境知识。在这篇文章中，我们讨论了各种自组织现象的动物群体和人类群体的观点，个人之间的信息交换。特别是，我们提供了一个一般性的描述，跨物种的集体动态，并介绍了这些动态的分类，不仅在个人之间的信息传递的方式，而且在集体层面上的知识处理。最后，我们强调这样一个事实，即个人的能力，从过去的经验中学习，可以有一个反馈效应的集体动态，与行人人群中的行为惯例的发展经验。
2010-05-19 nlin.AO physics.soc-ph
Optimal network structure for collective performance with strategic information sharing
Peking University（北京大学）；Queen Mary University of London（伦敦大学玛丽女王学院）；CNRS UMR7225（法国国家科学研究中心联合研究实验室7225）；INRIA Paris（巴黎国家信息与自动化研究所）；INSERM U1127（法国国家健康与医学研究院联合研究单位1127）；AP-HP（巴黎公立医院集团）；KTH Royal Institute of Technology（瑞典皇家理工学院）；University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学）；INFN（意大利国家核物理研究所）；Complexity Science Hub Vienna（维也纳复杂性科学中心）
本文研究了在集体任务中，战略信息共享如何影响群体表现，通过演化博弈模型分析网络结构对集体性能的影响，发现最优网络结构是共享率与信息整合方式的权衡结果。
2026-05-01 cs.GT physics.soc-ph
A measure of individual role in collective dynamics
从思想的有效传播到生物医学问题中的药物靶点发现，确定集体动力学中的关键参与者仍然是几个研究领域的挑战。困难在于几个层面：如何在这种混合系统中挑出单个要素的作用，或者哪种方式是量化其重要性的最佳方式。中心性度量通过节点在网络中的位置来描述节点的重要性。避免的关键问题是，节点对集体行为的贡献不是唯一地由系统的结构决定的，而是动力学和网络结构之间相互作用的结果。我们表明，动态影响措施明确如何强烈的节点的动态状态影响集体行为。对于临界传播，根据目标节点的传播能力动态影响目标节点。对于扩散过程，它量化了通过操纵单个节点可以控制真实系统的效率。
2012-02-16 physics.bio-ph physics.soc-ph
Impact of individual actions on the collective response of social systems
Universidad Politécnica de Madrid（马德里理工大学）
研究个体行为对社会系统集体反应的影响，通过效率分布分析揭示不同系统中普遍存在的结构，并提出理论框架以解释这一现象。
2026-02-24 physics.soc-ph
Competition of individual and institutional punishments in spatial public goods games
我们研究了空间公共产品博弈中的策略演化，其中除了无条件的背叛者和合作者策略之外，还存在个人（同伴）和机构（池）惩罚。策略分布的演化是由模仿控制的，模仿是基于对固定噪声水平下邻居收益的随机顺序比较。使用数值模拟，我们评估了战略频率和相图时，不同的协同因子，惩罚成本，罚款。我们的注意力集中在两个极端的情况下，描述在这样一个复杂系统的所有相关行为。根据我们的数值数据，peer punishers占上风，并控制系统的行为在一个大的参数段，而池惩罚只能生存在有限的弱peer惩罚时，观察到丰富的解决方案。讽刺的是，这两种惩罚可能会抵消对方的影响，导致叛逃者获胜。简要地讨论了技术难点和建议的方法。
2011-10-03 physics.bio-ph physics.soc-ph q-bio.PE
Uncovering individual and collective human dynamics from mobile phone records
新的方面的人的动力学和社会互动的调查，通过手机数据。使用广泛的电话记录解决了在时间和空间上，我们研究了在大尺度上的平均集体行为，并专注于异常事件的发生。我们将讨论如何使用标准渗流理论工具来描述这些时空异常。我们还调查了在个人层面上的呼叫活动的模式，并表明，连续呼叫的interevent时间是重尾的。这一发现对社交网络中传播现象的动力学有影响，与先前报道的其他人类活动的结果一致。
2007-11-29 physics.data-an physics.soc-ph
Model reproduces individual, group and collective dynamics of human contact networks
在各种社交场所的人类面对面互动的动态的经验数据最近揭示了一些上下文无关的结构和时间特性的人类接触网络。这种普遍性表明，一些基本的机制可能是负责在物理空间中展开人类互动。在这里，我们讨论一个简单的模型，再现经验分布的个人，群体和集体的动态面对面的接触网络。该模型描述了代理随机移动在一个二维空间，往往会停止时，满足“有吸引力”的同行，并准确地再现经验分布。
2016-07-06 cs.MA cs.SI physics.data-an
Decentralized decision making by an ant colony: drift-diffusion model of individual choice, quorum and collective decision
蚂蚁是群居昆虫。当一个蚁群的现有巢穴变得不适合居住时，就开始寻找一个新的合适的位置来迁移蚁群。通常情况下，多个地点可能是潜在的新巢址。不同的地点可以由不同的侦察蚁根据它们自己的评估来选择。由于个体评估容易出错，许多蚂蚁可能会选择较差的站点。但是，从顺序和分散的决策过程中产生的集体决策往往要好得多。我们开发了一个模型，这个多阶段的决策过程。一个随机漂移扩散模型（DDM）捕获的顺序信息积累的个体侦察蚁到达各自的个人选择。随后串联运行的侦察兵，他们招募他们的积极巢友，是仿照完全不对称的简单排除过程（TASEP）的适当适应。通过对模型的系统分析，我们探讨了决定集体决策出现速度和决策质量的条件。更具体地说，我们证明了集体决策的殖民地是少得多的错误倾向的侦察蚁的个人决定。我们还比较了我们的理论预测与实验数据。
2021-05-03 nlin.AO physics.bio-ph physics.soc-ph
Effects of network topology and trait distribution on collective decision making
社交网络在分析个人层面的互动对社会或经济结果的影响方面发挥着重要作用。我们为具有不同特征的个人社区建立交互式决策模型，由具有特征属性节点的社交网络表示。我们开发了一个确定性的过程中产生一系列的选择，为每个人的基础上的特质归因的社会网络，个人的初始选择和一组预定的特质相关的规则，决策。我们感兴趣的对象是所有个体的选择的累积和的序列，我们称之为累积序列，并将其视为集体决策的指数。我们观察到，在一段时间内，累积序列可以是不可预测的或可预测的，显示出重复的模式，要么升级到极端，要么不断振荡。我们认为，可预测的累积序列表示不稳定的集体决策的社区极端化或内部冲突，而不可预测的累积序列显示稳定的变化。通过仿真分析了网络拓扑结构和特征分布对累积序列可预测、递增和振荡概率的影响。我们的研究结果包括，不稳定的集体决策是更可能的网络密度的增加，集中的网络更有可能有不稳定的集体决策和网络过度聚集或分散的顺从者和反叛者往往会产生不稳定的累积序列。我们讨论了潜在的模型作为一个框架，用于研究个人在社会网络上直接和间接的决策互动的不同特征。
2022-08-07 math.CO physics.soc-ph
Collective intelligence: aggregation of information from neighbors in a guessing game
复杂系统表现出聚集信息和显示协调活动的能力。在社会系统中，不同个体的相互作用导致规范的出现，政治立场，观点，文化特征甚至科学进步的趋势。集体行为的例子可以在维基百科和Linux等活动中观察到，在这些活动中，个人为了社区的利益而聚集他们的知识，而公民科学则利用集体解决复杂问题的潜力。在这里，我们进行了一个在线实验，以调查的表现集体解决猜测问题，其中每个演员被赋予部分信息，并放置在一个互动网络的节点。我们测量的准确性的时间演变方面的集体的性能，发现两类网络，规则的格子和随机网络的性能没有统计差异。我们还确定，贝叶斯描述捕获的行为模式的个人遵循聚合信息从邻居做出决定。与其他简单的决策模型相比，玩家遵循的策略揭示了集体的次优表现。我们的贡献提供了基于个人的描述和集体现象之间的微观宏观联系的基础。
2016-03-29 cs.SI physics.soc-ph
Competition between simple and complex contagion on temporal networks
针对时间网络中社会传染机制主导性问题，考虑简单、复杂及主导机制变化的混合传播场景，提出分析方法识别场景转变并与数值模拟对比，为时间网络传染动态提供新见解。
2024-11-29 physics.comp-ph physics.soc-ph
A collective opinion formation model under Bayesian updating and confirmation bias
我们提出了一个集体意见形成模型与所谓的确认偏见。确认偏误是一种心理效应，在意见形成的背景下，赞成某个意见的个人容易将新的信息误解为支持个人当前的信念。我们的模型修改了单个个体的贝叶斯决策模型[M.拉宾和J. L. Schrag，Q. J. Econ. 114，37（1999）]的情况下，相互作用的个体的良好混合的人口在没有外部输入。我们数值模拟的模型表明，所有的代理人最终同意的两个意见之一，只有当确认偏差是弱的。否则，随机种群动力学最终会产生不一致的配置（也称为极化），特别是对于大系统尺寸。强烈的确认偏差允许不同部分的个体最终形成不同的不同意配置，以支持相反的意见。
2013-06-21 cs.SI physics.soc-ph
Competition between Intra-community and Inter-community Synchronization
本文详细研究了外部链接对社区网络同步性能的影响，特别是对单个社区与整个网络竞争的影响。本研究从外部链接的数量或比例以及不同社区之间外部链接的连接策略两个方面展开。研究发现，在临界点之前，增加外部链接的数量会提高社区的全局同步性，但会降低单个社区的同步性能。在此之后，由于社区结构不那么突出，因此单个社区作为整个网络的一部分会越来越好地同步。在各种连接策略中，随机连接不同社区的节点而不是连接度较大的节点是增强网络全局同步的最有效方法。然而，一个优惠的连接方案，连接大多数的枢纽从社区将允许相当有效的全球同步，同时保持强大的动态集群的社区。有趣的是，这些观察结果被发现与猫皮层的现实网络有关。同步状态正好处于临界点，体现了个体社区功能分离和社区间协调的合理组合。我们的工作揭示了模块化架构在真实网络系统中出现的基本原理，并为社区网络中的同步操作提供了指导。
2011-01-20 cs.SI nlin.AO physics.soc-ph
Capturing collective conflict dynamics with sparse social circuits
我们讨论了一套计算技术，称为归纳博弈论，从时间序列数据中提取战略决策规则和构建概率社会电路。我们构建这些电路连接组件的个人和群体的策略在一个游戏中，并提出了一种归纳的方法来重建的边缘。我们证明了这种方法与冲突行为在社会的马尾猕猴识别显着的模式，在决策的个人。有了构造的电路，我们然后捕捉系统的宏观特征，在初始电路的构造中没有指定，在群体的规模上提供个体水平行为到集体行为之间的映射。我们扩展归纳博弈论以前的工作，更有效地搜索空间的可能的策略，通过分组个人到社会相关的集合，以产生一个更有效的，简约的组件之间的相互作用的规范。我们将讨论如何使用粗粒化或压缩来降低这些回路的维度，以建立集体行为的认知有效理论。
2014-06-30 cs.SI physics.soc-ph
Collective action through adaptive awareness
Florida State University（佛罗里达州立大学）
研究集体行动如何通过社会影响和意识的相互作用产生，引入非线性意见动态框架，利用基于度的平均场约简，揭示竞争与意识变化对集体行动的影响，确定意识是三者间基本联系。
2026-07-08 nlin.AO physics.soc-ph
Opinion Formation and the Collective Dynamics of Risk Perception
集体意见的形成是一个复杂的现象，是大众媒体曝光和个人之间的社会影响共同作用的结果。目前的工作介绍了一个专门设计的意见形成模型，以解决风险的判断，如对气候变化，恐怖主义威胁，或儿童疫苗接种的态度。该模型假设人们从媒体环境中收集风险信息，并在当地与其他个人交换。即使个人最初接触到相同的信息样本，该模型预测的意见极化和集群的出现。特别是，数值模拟突出了决定集体结果的两个关键因素：个人搜索独立信息的倾向和社会影响力的强度。这项工作提供了一个量化框架，以预测和管理公众如何应对特定风险，并有助于理解恐惧和担忧的系统性放大，或低估真正的危险。
2014-01-06 cs.SI nlin.AO physics.soc-ph
An evolutionary origin of collective decision making in humans and machines
University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Meiji University（明治大学）
本研究提出多层投票群体中集体智能进化的框架，证明单层投票无法解决非线性问题，并识别出“边际反馈”奖励结构，使群体通过个体模仿进化出等同于多层感知器的准确集体决策，为层级制度提供了进化解释。
2026-10-06 cs.LG physics.soc-ph q-bio.PE
Flocking in complex environments -- attention trade-offs in collective information processing
生物和人工集体在各种任务中超越孤独个体的能力，关键取决于集体对社会和环境信息的有效处理。在这里，我们在复杂的环境中建模集体行为，有许多潜在的分散注意力的线索。与直觉相反的是，在这种环境中，大规模的协调可以通过强烈限制个人的认知能力来最大化，由于自组织的动态，集体自我隔离，不受干扰信息的影响。我们观察到协调和集体对环境线索的反应之间的基本权衡。我们的研究结果提供了重要的见解，在生物学中的集体行为可能的进化权衡，并提出了利用注意力瓶颈的人工群体设计的新原则。
2019-07-26 physics.bio-ph physics.soc-ph
Collective Decision Dynamics in Group Evacuation: Behavioral Experiment and Machine Learning Models
识别影响人类决策的因素并量化其影响仍然是社会和技术通信系统的设计和实施的基本和具有挑战性的任务。我们报告的行为实验的结果，涉及决策在面对即将发生的自然灾害。在一个受控的实验室环境中，我们表征个人和群体疏散决策的几个关键因素的影响，包括灾难的可能性，可用的避难所容量，群体规模，和群体决策协议。我们的研究结果表明，成功的个人决策是不是一个强大的预测群体的表现。我们使用一个人工神经网络训练的集体行为的主题，以预测个人和群体的结果。纳入基于实验室试验的受试者特异性性能参数（捕获个体差异）后，整体模型准确度增加。与此同时，我们证明了个体受试者的社交媒体活动，特别是他们的Facebook使用，可以用来生成一个替代的个人性格特征，导致可比的模型准确性。对集体决策进行定量描述和预测，对于制定有效政策，指导民众在面临威胁或不确定性时采取行动至关重要。
2016-12-01 cs.NE cs.SI physics.soc-ph
Collective Prediction of Individual Mobility Traces with Exponential Weights
University of Salzburg（萨尔茨堡大学）；CS Research Foundation（CS研究基金会）
我们提出并测试了一个顺序学习算法的短期预测人类流动。这种新颖的方法将指数权重预测器与非常大的专家集合配对。这些专家是根据欧洲国家1000万漫游移动电话用户的移动轨迹构建的个体序列预测算法。平均预测准确度显著高于单个序列预测算法的准确度，即从用户自己的数据导出的恒定阶马尔可夫模型，所述恒定阶马尔可夫模型已被证明在人类流动预测的先前研究中实现高准确度。该算法只使用时间戳的位置数据，准确性取决于专家合奏，其中应包含典型的移动模式的冗余记录的完整性。该算法适用于任何足够大的序列数据集的预测。
2015-10-22 cs.CY cs.LG physics.soc-ph
Brain reaction times: Linking individual and collective behaviour through Physics modelling
在实验心理学中，个体对视觉刺激的反应时间数据通常通过前高斯函数（EGF）来表示。在大多数以前的作品中，研究人员主要旨在找到与心理现象有关的EGF功能参数的意义。我们将专注于解释一组个体的反应时间（RT），而不是单个人的RT，这与社会科学的不同背景有关。在这样做的过程中，与理想气体（IG）（一种无生命的非相互作用粒子系统）相同的模型从实验RT数据中出现。这两个系统的特征都是一个集体参数，在粒子质点系的情况下是k_BT，而在大脑系统的情况下我们称之为寿命参数。类似地，我们遇到了大脑系统的麦克斯韦-玻尔兹曼型分布，它提供了比以往任何时候都更自然、更完整的集体时间响应特征。因此，我们能够通过应用物理定律，了解单个个体相对于他们所属的同时代群体的行为。这导致了一种新的基于熵的方法，用于对形成系统的个体进行分类，该系统来自于支配大脑系统的物理定律。据我们所知，这是第一次在文献中报告的物理理论（IG）从人类RT实验数据的出现。
2019-11-19 physics.bio-ph physics.soc-ph q-bio.NC
Local Predictability and Collective Fidelity in LLM-Agent Societies
本研究通过比较个体与集体预测，验证了紧凑替代模型在LLM智能体社会中的有效性，发现邻居信息提升预测性能，并强调直接集体验证的必要性。
2026-09-30 cs.AI cs.CL cs.MA
