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长期以来，科学家们在许多社会性昆虫群体中观察到了一种看似矛盾的现象：构成群体的每一个体都不具有智能或仅具有有限的智能，但整个群体却表现出远超任一个体的智能行为。这种在群体层面上展现出的智能，通常被称为“群体智能”。这种群体智能在物理界和生物界都有着广泛的研究，2021年诺贝尔物理学奖就与之相关。

这次论坛我们邀请了三位涉及生物和物理集群智能一线工作的教授进行分享相关主题。

活动主题与活动时间

云上博论

北京科技大学贾永楠教授将漫谈物理与控制交叉关系及应用上海交通大学张何朋教授将带来微生物群体控制北京师范大学韩战钢教授将探讨将生物集群行为提取的模型方法应用于机器人群体的研究范式

嘉宾：贾永楠教授、张何朋教授、韩战钢教授

会议时间

2022/10/21 19:00-20:45

会议链接(点击阅读原文获取)

https://meeting.tencent.com/dm/fNnEuu7jbl54

会议 ID

894-571-334

嘉宾介绍与报告内容

贾永楠

报告题目：

集群漫谈：从控制到物理or从物理到控制

个人简介：

贾永楠，2007年毕业于北京工业大学微电子系，2014年获得北京大学理学博士学位。2014年进入中国航天科工三院三部工作，无人机系统总体岗位。两年后回归高校，进入北京科技大学工作。2017年夏赴匈牙利与匈牙利科学院院士、知名物理学家Tamas Vicsek教授合作开展无人机层级化控制方面的研究。主要研究方向为无人机/水下机器人集群控制及应用，集群行为优化等。

报告摘要：

你是否曾在漫天的晚霞中驻足欣赏百万级规模的欧椋鸟群呼啸而过，带着似童话般美好、似沙画般灵动的图案？你是否曾经幻化成一条自由的鱼儿在大海中遨游，为偶然看到的沙丁鱼群环绕成巨大的球体以抵抗鲨鱼的侵袭而伤感落泪？生物群中的这种集群行为背后的机理到底是什么？如何能够更快地形成集群行为？如何能够使得集群行为更稳定？如何利用集群的思想，设计合理、高效的分布式交互和决策机制去完成复杂协同任务？本次讲座将为您讲述集群行为背后的故事。

张何朋

报告题目：

Controlling Cell Motion and Microscale Flow with Polarized Light Fields

（用偏振光场控制细胞运动和微尺度流动）

个人简介：

张何朋，2000年毕业于复旦大学物理系，2004年在美国纽约城市大学获得博士学位。2004年8月到美国得克萨斯大学奥斯丁分校从事研究工作。2010年加入上海交通大学自然科学研究院和物理与天文学院。关注软物质和生物物理系统中的多尺度、非平衡动力学问题；已经美国科学院院刊（PNAS）、物理评论快报（PRL）等国际学术刊物发表论文四十余篇，在多个国际学术会议上做邀请报告。研究工作获得基金委杰出青年、优秀青年和教育部青年长江学者等人才项目的支持。

报告摘要：

We investigate how light polarization affects the motion of photo responsive algae, Euglena gracilis. In a uniformly polarized field, cells swim approximately perpendicular to the polarization direction and form a nematic state with zero mean velocity. When light polarization varies spatially, cell motion is modulated by local polarization. In such light fields, cells exhibit complex spatial distribution and motion patterns which are controlled by topological properties of the underlying fields; we further show that ordered cell swimming can generate directed transporting fluid flow. Experimental results are quantitatively reproduced by an active Brownian particle model in which particle motion direction is nematically coupled to local light polarization.

韩战钢

报告题目：

生物启发的集群机器人行为研究

个人简介：

韩战钢， 北京师范大学系统科学学院教授，副院长，校系统分析与集成实验室主任，国务院学位办系统科学评议组成员，联合国教科文组织复杂系统数字校园（UNESCO-UniTween-CS-DC）副主席、亚洲区主席。他现在的科学研究集中于演化算法与群体智能；通过实验和模型方法研究蚁群、鱼群和机器人群体的集群行为（collective behavior）；以蚁群和鱼群为科学观测对象，通过机器人群体实现仿生控制；研究包括几类群体的集群行为中信息获取、传播和对集群行为的影响，对称破缺（symmetry breaking）的出现与机制分析，系统处于临界态的实验设计、观测与机制分析，系统追逃行为研究，机器人系统自组织行为实现，机器人系统处于临界态的工程实现。此方面研究有很广泛应用前景。

报告摘要：

自然界存在着广泛的生物集群行为，从微生物的聚集，蚂蚁通过简单互动和信息素的作用从而聪明地找到巢穴到食物的最短路径，鸟类和鱼群形成复杂的飞行游行姿态。人类却会由于不理智的行为发生大规模的踩踏事件。人类社会管理中也存在很多智能体相互作用的情景。

如何研究简单的个体规则导致的复杂宏观群体行为？是否存在跨物种、跨环境的底层普适规律？本讲座将介绍生物群体行为的观测、实验到机制建立的研究过程，并将生物集群行为提取的模型方法应用于机器人群体的研究范式，架起信息局域的微观个体行为与宏观整体现象间的桥梁。