We propose a general statistical mechanics framework for the collective motion of animals. The framework considers the principle of maximum entropy, the interaction, boundary, and desire effects, as well as the time-delay effect. These factors provide the ability to describe and solve dynamic and non-equilibrium problems under this framework. We show that the Vicsek model, the social force model, and some of their variants can be considered special cases of this framework. Furthermore, this framework can be extended to the maximum caliber setting. We demonstrate the potential of this framework for model comparisons and parameter estimations by applying the model to observed data from a field study of the emergent behavior of termites. Finally, we demonstrate the flexibility of the framework by simulating some collective moving phenomena for birds and ants.


翻译:我们提出动物集体运动的一般统计力学框架。这个框架考虑最大引力、相互作用、边界和欲望效应以及时间拖延效应的原则。这些因素提供了在这个框架内描述和解决动态和非平衡问题的能力。我们表明,维克塞克模型、社会力模型及其某些变体可以被视为这个框架的特殊情况。此外,这个框架可以扩大到最大口径设置。我们通过将模型应用于对白蚁的突发行为的实地研究所观察到的数据,来证明这个框架对于模型比较和参数估计的潜力。最后,我们通过模拟鸟类和蚂蚁的一些集体移动现象,显示了框架的灵活性。

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