D64 Charakterisierung von Informationsflüssen

Thema

Diese Charakterisierung der Informationsflüsse innerhalb einer Kolonie verwendet im Allgemeinen Shannons Informationstheorie, die bereits ein anderes Modell dieses Systems etabliert hat, um sowohl die Kommunikation der einzelnen Individuen in der Kolonie als auch den Informationsfluss innerhalb der gesamten Kolonie zu quantifizieren.

Die Shannon-Entropie der Kolonie misst wiederum die Diversität ihrer Verhaltenszustände: Eine Kolonie, in der alle Individuen dieselbe Aufgabe ausführen, weist eine sehr niedrige Entropie auf, während eine Kolonie mit einer ausgewogenen Aufgabenverteilung eine sehr hohe Entropie aufweist. Die gegenseitige Information, die ein anderes Modell dieses Systems zwischen zwei Individuen in dieser Kolonie ermittelt, quantifiziert stattdessen, inwieweit die Kenntnis des Endzustands des jeweils anderen Individuums die Unsicherheit über den Zustand des eigenen Individuums reduziert: Zwei Individuen mit einer sehr hohen gegenseitigen Information sind folglich innerhalb derselben Kolonie stark koordiniert.

Dieser Entropietransfer zwischen zwei Individuen in dieser Kolonie ist sowohl asymmetrisch als auch kausal: Er misst, ob der vergangene Zustand des einen Individuums die Unsicherheit über den zukünftigen Zustand des anderen Individuums verringert, und zwar über die Verringerung hinaus, die der vergangene Zustand des zweiten Individuums allein bereits bewirkt – exakt gemäß der Granger-Kausalität, ausgedrückt durch dieselbe Entropie. Je größer dieser Entropietransfer von einem Individuum zum anderen innerhalb der Kolonie ist, desto größer ist folglich auch der Einfluss des ersten Individuums auf das zweite.

Dieses Kontaktnetzwerk innerhalb der Kolonie bildet wiederum ihre eigene Sozialstruktur ab: Ein Individuum mit vielen Kontakten ist daher entscheidend für die Verbreitung dieser Information in der gesamten Kolonie. Je mehr Kontakte dieses Individuum knüpft, desto größer ist folglich auch seine Bedeutung für die Informationsverbreitung.

Dieses Kontaktnetzwerk innerhalb der Kolonie bildet wiederum deren endgültige Sozialstruktur ab: Ein Individuum mit einer beträchtlichen Anzahl an Kontakten innerhalb der Kolonie ist daher entscheidend für die Verbreitung dieser Information. Dieses Modell, das den anfänglichen Informationsfluss durch eine Kolonie beschreibt, ermöglicht es, die Effizienz dieses Kontaktnetzwerks zu messen und so zu bestimmen, wie schnell ein Signal von einem Individuum innerhalb der Kolonie zu einem anderen gelangt. Folglich erreicht ein Small-World-Netzwerk bereits mit relativ wenigen Kontakten eine beachtlich hohe Effizienz. Die Tatsache, dass das Kontaktnetzwerk dieser Kolonie dieser Small-World-Struktur noch ähnlicher ist, steigert die Effizienz des Informationsflusses innerhalb der gesamten Kolonie zusätzlich.

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