Random pairwise encounters often occur in large populations, or groups of mobile agents, and various types of local interactions that happen at encounters account for emergent global phenomena. In particular, in the fields of swarm robotics, sociobiology, and social dynamics, several types of local pairwise interactions were proposed and analysed leading to spatial gathering or clustering and agreement in teams of robotic agents coordinated motion, in animal herds, or in human societies. We here propose a very simple stochastic interaction at encounters that leads to agreement or geometric alignment in swarms of simple agents, and analyse the process of converging to consensus. Consider a group of agents whose "states" evolve in time by pairwise interactions: the state of an agent is either a real value (a randomly initialised position within an interval) or a vector that is either unconstrained (e.g. the location of the agent in the plane) or constrained to have unit length (e.g. the direction of the agent's motion). The interactions are doubly stochastic, in the sense that, at discrete time steps, pairs of agents are randomly selected and their new states are independently and uniformly set at random in (local) domains or intervals defined by the states of the interacting pair. We show that such processes lead, in finite expected time (measured by the number of interactions that occurred) to agreement in case of unconstrained states and alignment when the states are unit vectors.
翻译:随机随机交配通常发生在大批人口或流动物剂群体中,以及各种类型的当地互动在碰巧时发生,这些在碰巧时发生,成为全球新现象的源头。特别是,在群温机器人、社会生物学和社会动态领域,提出并分析了几种类型的本地对称互动,导致空间集合或集群,并在机器人代理人协调运动团队、动物畜牧或人类社会中达成一致。我们在此提议在遭遇时进行非常简单的随机互动,导致在简单物剂群中达成一致或几何对齐,并分析凝聚到共识的过程。考虑到一组“状态”随着对称互动而随着时间变化而演变的代理人:一个代理人的状况要么是一种真正的价值(在间隔内随机设定位置),要么是一种不受约束的媒介(例如,代理人在飞机上的位置),要么是受单位长度限制的单位长度(例如,代理人运动的方向),这种相互作用是双重的,从某种意义上说,在不连续的时间步骤中,“状态”会随着时间变化而变化:一个代理人的状况是真实的代理人状况(我们以任意的方式,以任意的方式,以不同的方式,以不同的方式,以不同的方式,以不同的方式,以不同的方式,以不同的方式,以不同的方式,以不同的方式,以不同的方式,以不同的方式,以不同的方式,以不同的方式,以不同的方式,以不同的方式,以不同的方式,以不同的方式,以不同的方式,以不同的方式,以不同的方式,以不同的方式,以不同的方式,以不同的方式,以不同的方式,以不同的方式,以不同的方式,不同的方式,不同的方式,不同的方式,以不同的方式,以不同的方式,以不同的方式,以不同的方式,不同的方式,以不同的方式,以不同的方式,以不同的方式,以不同的方式,不同的方式,以不同的方式,以不同的方式,以不同的方式,以不同的方式,不同的方式,以不同的方式,不同的方式,不同的方式,不同的方式,不同的方式,不同的方式,以不同的方式,不同的方式,以不同的方式,以不同的方式,以不同的方式,以不同的方式,以不同的方式,以不同的方式,以不同的方式,以不同的方式,以不同的方式,以不同的方式,不同的方式,以不同的方式,不同的方式,不同的方式,以不同的方式,不同的方式,不同的方式,不同的方式,以不同的方式,不同的方式,不同的方式,不同的方式,不同的方式,不同的方式,