The use of multilayer network analysis in animal behaviour
网络分析通过提供定量方法来研究动物群体和种群的社会结构，推动了动物行为研究的关键发展。最近的一种形式主义，称为\emph{multilayer network analysis}，在许多学科中推进了多方面网络系统的研究。它提供了新的方法来研究和量化动物行为作为相互作用的连接“层”。在这篇文章中，我们回顾了动物行为中的常见问题，可以使用多层次的方法进行研究，我们将这些问题与具体的分析联系起来。我们概述了可能适合使用多层网络分析研究的行为数据和问题的类型。我们详细介绍了几个多层的方法，它可以提供新的见解，在个人，群体，种群和进化水平的组织动物社会性的问题。我们给出了如何实现多层方法的例子，以展示如何采取多层方法可以改变对社会结构和个人在这样的结构中的位置的推断。最后，我们讨论了在动物社交网络的研究中进行多层网络分析的警告，我们呼吁注意这些方法的应用方法的挑战。我们的目标是使用多层网络分析的新工具箱来激发对动物社会性新问题的研究。
2018-11-21 math.DS nlin.AO physics.data-an
Identifying the role that individual animals play in their social network
最近开发的人类社交网络的分析技术被应用到生活在怀疑的声音，新西兰的海豚的社会网络。我们确定社区和亚社区内的海豚种群和目前的证据表明，性别和年龄相关的同质性发挥了作用，在形成集群的首选伴侣。我们还确定了中间人，他们是次社区之间的联系人，似乎对整个人口的社会凝聚力至关重要。该网络在某些方面与人类的社交网络相似，但在其他一些方面却有所不同，如人口中的混合程度。这种差异阐明了网络形成和演变的一些方式。
2004-03-20 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.PE
Aggression heuristics underlie animal dominance hierarchies and provide evidence of group-level social information
本研究提出一种社会分析方法，通过分析跨物种动物群体的攻击行为数据，发现三种等级依赖的优势模式，揭示社会信息对攻击行为的塑造作用，为社会认知演化研究提供新工具。
2020-11-12 nlin.AO physics.soc-ph q-bio.NC
Detecting social (in)stability in primates from their temporal co-presence network
社会关系的稳定性对生活在群体中的动物很重要，社会网络分析提供了一个强大的工具来帮助描述和理解它们在群体水平上的稳定性和后果。然而，动态社交网络的使用在这方面仍然有限，因为它需要长期的社会数据和新的分析工具。在这里，我们研究了动态演变的一组29几内亚狒狒使用的数据集自动收集的认知测试，包括超过16M的记录收集了3年。我们首先建立了一个每月汇总的时间网络，描述狒狒在认知测试亭中的共同存在。然后，考虑到狒狒活动的异质性，我们使用了一个空模型来定义每月的积极（关联）和消极（回避）网络。我们通过结合这些积极和消极的社交网络来测试社会平衡理论。结果表明，网络在结构上是平衡的，新创建的边缘也倾向于保持社会平衡。我们研究了几个网络指标，以深入了解个人层面和群体层面的社交网络的长期时间演化。一项对连续的月度网络之间相似性的测量能够精确地确定稳定和不稳定的时期，并显示一些狒狒的自我网络保持稳定，而另一些则发生了根本性的变化。我们的研究证实了社会平衡理论的预测，但也表明，在三合会的数量大幅波动可能会限制其适用于研究动物社交网络的动态演化。相比之下，使用的相似性度量被证明是非常通用的和敏感的检测关系的（在）稳定性在不同的水平。我们发现的变化可以联系起来，至少在某些情况下，女性改变主要男性，在野外观察到。
2019-09-19 cs.SI physics.soc-ph q-bio.PE
Animal Synchrony and agents' segregation
University of Illinois at Chicago（伊利诺伊大学芝加哥分校）；University of Oxford（牛津大学）；Mathematical Science Research Institute（数学科学研究所）；Stanford University（斯坦福大学）
研究通过建模动物群体中的半耦合振荡器，探讨协调失败对群体稳定性和个体分离的影响，发现社会纽带可减少群体碎片化。
2022-12-14 math.AP physics.soc-ph q-bio.PE
Formation of Dominance Relationships via Strategy Updating in an Asymmetric Hawk-Dove Game
我们开发了一个模型来描述社会动物之间的优势关系的发展，因为它们使用过去的经验来告知未来的互动。使用博弈论框架的鹰，鸽子游戏与不对称的资源持有潜力（RHP），我们推导出一个简单的模型，描述了动物的社会互动，争夺资源。然后，我们考虑一个游戏策略，动物获得有关他们的RHP不对称的信息，从他们以前的比赛结果，随后使用他们的不对称评估，以告知他们的行为在未来的比赛。我们研究如何直接将动物在其相互作用中具有不完整信息的事实，可以导致与预期的结果不同，如果一个人认为这种情况是一个静态的游戏，其中动物有完美的信息不对称的大小。因此，我们得到的结果是一致的观察社会动物的优势等级形成。我们还讨论了如何增加动物之间的相互作用可以加快不对称性评估过程，这可以解释为什么侵略有时可以减少动物之间的相互作用的数量随着时间的推移而增加。
2013-08-24 math.DS nlin.AO q-bio.PE
Social hierarchy shapes foraging decisions
本研究构建了一个基于随机证据积累的解析可处理模型，探讨社会等级如何影响大型群体的觅食决策，发现跟随领导者能提高个体推断准确性，而错误信息虽损害跟随者却可能增强群体凝聚力。
2025-03-04 q-bio.PE
Description of the cattle and small ruminants trade network in Senegal and implication for the surveillance of animal diseases
牲畜的流动，特别是小型和大型反刍动物的流动，是西非生产和贸易的主要支柱之一：牲畜四处流动，寻找更好的放牧地，或在市场上出售，供国内消费和与节日有关的活动。这些运输路线长达数千公里，能够连接整个西非地区，从而促进了许多动物疾病和人畜共患病的传播。即使在正常年份，也有几个因素决定了流动模式，监测系统需要考虑到这些变化。在本文中，我们提出了一个基于时间网络理论的程序，使用两个指标来确定可能的哨兵位置：脆弱性（即被疾病到达的概率）和感染时间（即疾病首次到达的时间）。在我们对变化网络的结构分析中使用这些指标，使我们能够确定一组可用于预警系统的节点。作为案例研究，我们模拟了F.A.S.T.的引入。(Foot该研究使用了塞内加尔兽医服务局颁发的2020年卫生证书（LPS，卫生通行证）中的数据，以重建国家流动网络。我们的分析表明，静态的方法可以显着高估的速度和疾病传播的程度，而时间分析显示，可达性和脆弱性的不同的行政部门（用作节点的流动性网络）在一年中的变化。出于这个原因，在一年中的不同时期确定了几组前哨淋巴结，强调了时间性在形成疾病扩散模式中的作用。
2023-01-22 physics.soc-ph q-bio.PE
Inductive Game Theory and the Dynamics of Animal Conflict
冲突破坏了社会互动的稳定，阻碍了生物组织在多个层面上的合作。具有根本意义的是冲突动荡时期的原因。我们分析了猴子社会模型系统中的冲突动力学。我们开发了一种技术，归纳博弈论，直接从时间序列数据中提取个人和团体使用的决策策略。该技术使用蒙特卡罗模拟来测试冲突动态的替代因果模型。我们发现，个体基于对社会因素的记忆做出战斗决定，而不是基于短时间尺度的生态资源竞争。此外，这些决定所依据的社会评价是三元的（自我与另一对个体的关系），而不是成对的。我们表明，这种三元决策导致长期的冲突级联，并有一个高的人口成本的大型战斗与这些级联。这些结果表明，个别机构已被过度强调在复杂的聚合物的社会演化，成对的形式主义是不够的。了解冲突的集体动态的经验基础是有效管理冲突的关键一步。
2010-06-28 q-bio.NC q-bio.PE q-bio.QM
Social Discounting Enables Fast and Reliable Collective Escape
University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）
该研究针对动物检测威胁的权衡问题，提出社会折扣模型，发现群居动物可通过权衡邻居的动静实现快速可靠逃生，该模型能解释野生花鳉鱼群的逃生行为。
2026-08-18 physics.bio-ph q-bio.PE
Conformity enhances network reciprocity in evolutionary social dilemmas
在进化的社会困境中，追求最高回报是有风险的，有时甚至不如顺从。在交互作用范围内选择最常见的策略是更安全的，因为它确保了个体的收益不会比平均值低得多。人类和社会动物的羊群本能和群体行为也迫使他们自己服从。基于这些事实，我们在这里研究从众对社会困境中合作演化的影响。我们发现，人口中的一个适当的分数的顺应性介绍了一个有效的表面张力周围的合作集群，并确保不同的战略域之间的平滑接口。收益驱动的参与者破坏了对称性，有利于合作，并使集群的扩张超越了传统网络互惠性所施加的边界。这种机制即使在大多数测试条件下也能工作，只要应用度归一化的收益，它就能抵抗交互网络的变化。因此，顺从可能有利于解决社会困境。
2014-12-12 cs.SI physics.soc-ph q-bio.PE
Stochastic dynamics of social patch foraging decisions
动物通常成群觅食。社会觅食可以帮助动物避免被捕食，减少它们对食物资源丰富性的不确定性。尽管如此，理论机械模型的补丁觅食压倒性地集中在单个觅食的行为。在这项研究中，我们开发了一个机械模型，描述的行为的个人觅食在一起，离开食物斑块的证据积累过程。每个个体对斑块质量的信念由一个随机累积变量表示，该变量与其他个体的信念耦合，代表信息的传递。我们认为，一个有凝聚力的群体，和模型的信息共享间歇脉动耦合（沟通决定离开）或连续扩散耦合（沟通在线信念）。觅食效率脉动耦合下有更强的耦合强度参数的依赖性相比，扩散。尽管采用最小的信息传递，脉动耦合仍然可以提供类似或更高的觅食效率相比，扩散耦合。相反，扩散耦合是更强大的参数失谐，表现得更好，当个人有异质性的偏离标准和社会信息加权。效率是衡量的奖励率函数，该函数平衡的能量积累的时间，在一个补丁，计算通过解决一个有序的第一次通过时间的问题，每个人的补丁离开。使用合成数据，我们表明，我们可以区分这两种模式的通信和识别模型参数。我们的模型建立了一个社会补丁觅食框架，解析和识别深思熟虑的决策策略，区分不同形式的社会沟通，并允许模型拟合现实世界的动物行为数据。
2022-02-11 q-bio.NC q-bio.PE
Modeling Warfare in Social Animals: A "Chemical" Approach
我们研究的目的是描述蚂蚁战斗的动力学，参考实验室实验，通过化学随机模型。我们把蚂蚁的行为作为一个有趣的话题，以预测入侵物种的生态进化和它们的传播。在我们的工作中，我们想描述两组不同的蚂蚁物种之间的相互作用与不同的战争策略。我们的模型考虑了单个蚂蚁个体和战斗群体的方式类似的原子和分子，分别考虑到蚂蚁战斗群体保持稳定的相对较长的时间。从一个微分非线性方程组（DE），来自化学反应，我们得到了平均场描述的系统。当每个物种的个体数量在所考虑的单元中很大时，DE方法是有效的，而我们考虑最多10对10个个体的战斗，因为在大型集合中很难遵循个体行为。因此，我们还采用了Gillespie算法来再现平均场周围的波动。DE计划被用来描述随机模型。使用最小化算法获得的化学方程式的参数集由Gillespie算法用于生成随机轨迹。然后，我们用DE拟合随机路径，以分析参数及其方差的变异性。最后，我们估计所应用的方法的好处，我们确认，随机方法必须考虑正确的描述蚂蚁战斗动态。相对于其他战争模型，我们的化学模型考虑了战斗的所有阶段，而不仅仅是伤亡。因此，我们可以依靠更多的实验数据，但我们也有更多的参数要拟合。在任何情况下，我们的模型允许更详细地描述战斗。
2016-05-06 q-bio.PE
Not your private tête-à-tête: leveraging the power of higher-order networks to study animal communication
针对传统二元网络无法充分刻画动物声通讯非二元互动的问题，本研究引入超图、单纯复形等高阶网络模型，通过三个案例展示其在群体离队预测、鸣唱同步及文化演化研究中的优势，并提出应用挑战与未来方向。
2023-11-07 cs.SI q-bio.PE q-bio.QM
Random patterns in fish schooling enhance alertness: a hydrodynamic perspective
在动物群集和社会行为领域，最具争议的问题之一是一些动物物种形成的集体随机模式和混乱行为，特别是如果存在危险。这种行为对生存有利还是不利？在这里，我们报告的最显着的形式之一的动物群集和社会行为-鱼类集群-从流体动力学的角度来看。我们发现，一些鱼类没有偏好的方向，他们群集在一个随机模式的模式，尽管消耗的能量过剩。我们的分析，其中包括细长体之间的水动力计算，表明这种行为增强了水动力信息的传输，从而提高了学校的生存能力。这些发现支持了一个普遍的假设，即在一个非线性动力系统中，个体的无序和非平凡的集体行为对于优化信息传递是必不可少的-这种优化可能对生存至关重要。
2016-05-05 physics.bio-ph physics.flu-dyn q-bio.PE
The emergent properties of a dolphin social network
许多复杂的网络，包括人类社会、互联网、万维网和电网，都具有令人惊讶的特性，允许顶点（个人、节点、网页等）保持密切联系，并在他们之间迅速传递信息。动物社会的新特性还不为人所知，但可以预料，动物社交网络的拓扑结构也会出现类似的趋势。尽管它的体积很小（64只），但怀疑声海豚群落具有相同的特征。个体的连通性遵循一个复杂的分布，对于大k，该分布具有无标度幂律分布。此外，两个个体接触的能力不受随机移除个体的影响。删除与他人有许多联系的个体确实会影响两个个体之间信息路径的长度，但与其他无标度网络不同的是，它不会破坏社会网络的凝聚力。这些自组织现象使网络保持团结，即使在灾难性的死亡事件。
2003-07-17 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Network Ecology of Marriage
该研究从网络生态学视角出发，通过建模发现婚姻以姻亲替代远缘直系亲属提升家庭社会网络连通性，可作为减少群体搭便车的社会技术，解释了人类独有此类交配行为调节模式的原因。
2023-08-06 cs.SI econ.TH physics.soc-ph
Impact of group management and transfer on individual sociality in Highland cattle (Bos taurus)
牛的社会性有利于保持群体的凝聚力和同步性，使这些物种成为人类驯化牲畜的理想选择。然而，牲畜种群不能自我调节，农民出于遗传混合、繁殖和牧场管理等原因，在其一生中将个体转移到不同群体。因此，个体在其一生中必须适应不同的群体组成，而不是像在野外那样选择自己的群体伴侣。这些变化可能导致社会不稳定和压力，对动物福利产生潜在的负面影响。在这项研究中，我们评估如何转让高地牛（牛）影响个人和群体的社会网络措施。研究了四组9种不同的组成和18个个人转移，以评估1）组组成对个人社会中心性的影响，2）组组成变化对这些中心性的影响。如在以前的作品中所示，二进协会是更强的年龄和优势地位相似的个体之间。本研究表明，相对稳定的二元空间关系之间的变化，在群体组成或封闭是由于转移的个人的身份比转移的个人的数量。年长的牛比其他个体具有更高的网络中心性。个体的中心性还受到性别和群体中熟悉个体数量的影响。本研究揭示了理解群体的社会结构以预测群体间个体转移后的社会不稳定的必要性。制定修改群体组成的准则可以改善牲畜管理，减轻有关动物的压力。
2018-10-13 q-bio.PE q-bio.QM
Social diversity and promotion of cooperation in the spatial prisoner's dilemma game
财富和社会地位的多样性不仅存在于人类之间，而且存在于整个动物世界。我们通过生成随机变量来解释这一观察结果，这些随机变量决定了参与囚徒困境游戏的玩家的社会多样性。在这里，社会多样性一词被用来解决决定游戏回报与个人适应度映射的外在因素。这些因素可能会增加或减少一个球员的健身取决于其在空间网格上的位置。我们考虑了决定参与者社会多样性的外部因素的不同分布，发现幂律分布能够最好地促进合作。促进合作strategy主要依赖于不均匀的社会状态的球员，导致在形成的合作集群是由社会地位高的球员，能够战胜叛逃者，即使有很大的诱惑叛逃。为了证实这一点，我们还研究了空间相关的社会多样性的影响，并发现随着空间相关长度的增加，合作恶化。我们的研究结果表明，财富和社会地位的分配可能发挥了至关重要的作用，利己主义的个人之间的合作的演变。
2008-01-17 physics.gen-ph physics.soc-ph q-bio.PE
Evidence for social role in a dolphin social network
群居动物在决定日常生活时必须考虑同类的行为。这些决定会影响它们的适应性，因此存在一种进化压力，要求它们做出正确的选择。在许多情况下，个人会做出自己的选择，而群体的行为将是所有决定的民主整合。然而，在某些情况下，如果群体中的少数人对所发生的情况有更多的了解，那么跟随他们的选择可能是有利的。在这里，我提供了早期的证据表明，在一个种群的海豚活动状态的变化的决定遵循这样一个决策过程。这种不共享的共识是由一种非声音信号介导的，这种信号可以在海豚群中进行全球性的交流。这些信号是由个人发出的，由于他们在社交网络中的地位，他们往往对潜在竞争对手的行为有更多的了解。我假设，这一决策过程出现了人口的社会结构和需要保持混合性别的学校。
2006-07-26 q-bio.PE
Whales in Space: Experiencing Aquatic Animals in Their Natural Place with the Hydroambiphone
本文介绍了一种适应水下声传播的环境立体声水听器阵列（HAP），用于实时记录三维生物声学声场，通过空间定位和声学沉浸提升对座头鲸行为的监测与分析，减少现场记录中的计算挑战并揭示新的行为见解。
2023-12-27 physics.flu-dyn q-bio.PE
