Collective Decision-Making Over Nonlinear Potential Fields

Mohammad Tuqan

doi:10.1109/TNSE.2026.3659655

2026-01-30

PRE

Mohammad Tuqan

Daniel Burbano

DOI：10.1109/TNSE.2026.3659655

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摘要

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集体决策是一种基本认知过程，通过该过程群体协调行动并解决竞争性备选方案。它在从动物行为和人类社会到机器人技术、网络安全和城市系统的各个领域都发挥着重要作用。受鱼类鱼群最新发现的启发，其中个体根据非线性决策景观在凝聚性和探索性行为之间切换，我们提出了一种集体决策模型，其中每个智能体根据双稳态势能的梯度流演化。该模型基于统计力学，采用双阱能量景观这一典型结构，能够捕捉亚稳态之间的转换，并自然编码两种离散选项之间的竞争，从而能够研究共识形成或极化现象。与描述信念连续演化的经典意见动力学模型不同，我们的框架假设智能体具有固有的离散决策状态，并专注于由于社会互动而产生的状态转换。通过李雅普诺夫分析和谱图理论，我们推导出围绕每个决策平衡点的显式正向不变子水平集，得出吸引域的闭合形式估计，并揭示智能体固有动力学和网络拓扑如何共同决定收敛至共享决策。我们通过合成模拟和真实案例研究（包括Kapferer裁缝店网络中的集体罢工决策和鱼群中的间歇性导航行为）来证明我们框架的有效性。

Keyword:

Collective decision-making

social networks

bistability

nonlinear dynamics