論文の概要: Evolutionary foraging in grids: Intermittent search dynamics emerge in finite, depletable landscapes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.39239v1
• Date: Wed, 30 Sep 2026 08:09:14 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-01 18:57:27.429087
• Title: Evolutionary foraging in grids: Intermittent search dynamics emerge in finite, depletable landscapes
• Title（参考訳）: グリッドにおける進化的捕食 : 間欠的探索ダイナミクスが有限で枯渇する風景に現れる
• Abstract要約: 有限で枯渇した風景の中でどのように探索戦略が進化するかは、捕食理論における疑問である。 本研究では, 再生不可能な資源を含む2次元トロイダル格子上で, エージェントを捕食する進化シミュレーションを用いて, この問題を考察した。 以上の結果から、進化的探索は、ここで考慮された有限減量駆動の景観において、厳密なスケールフリーなレヴィ運動よりも断続的ダイナミクスと整合性があることが示唆された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.893345190925178
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: How search strategies evolve in finite, depletable landscapes remains a question in foraging theory. We study this problem with an evolutionary simulation in which agents forage on a two-dimensional toroidal lattice containing non-renewable resources distributed uniformly or as Lévy dust. Each agent carries a heritable genome encoding step lengths, velocities, and turning angles, and selection acts on a fitness function combining energetic gain, movement cost, and coverage efficiency. By allowing movement traits to evolve without imposing a prescribed power-law step-length distribution, we test whether evolved trajectories are better described by intermittent-search or Lévy-walk dynamics. Our results indicate that evolved search is more consistent with intermittent dynamics than with strict scale-free Lévy motion in the finite depletion-driven landscapes considered here. We characterize the dynamics by fitting second- and fourth-order displacement moments to intermittent-search and Lévy-walk models. While a Lévy-like random walk fits the evolutionary trajectories well (mean adjusted $R^2$ > 0.9 in most tested conditions), intermittent search achieves a closer fit (mean adjusted $R^2$ > 0.99) for all tested resource distributions. This preference holds across the tested grid sizes and resource densities. Five independent evolutionary runs per environment on a 503 x 503 grid at nominal resource density $ρ$ = 0.15 reproduce this preference for the uniform environment and five Lévy-dust environments. Evolution rapidly reshapes the movement genome toward short displacements while retaining a sparse tail of longer relocations, consistent with local exploitation punctuated by occasional transfer. The framework provides a controlled setting for studying how search rules emerge under resource limitation and may inform resource-constrained exploration in autonomous systems.
• Abstract（参考訳）: 有限で枯渇した風景の中でどのように探索戦略が進化するかは、捕食理論における疑問である。 本研究では, 再生不可能な資源を含む2次元トロイダル格子上で, エージェントを捕食する進化シミュレーションを用いて, この問題を考察した。 各エージェントは、ステップ長、速度、回転角をコードする遺伝可能なゲノムを持ち、エネルギー利得、移動コスト、カバー効率を組み合わせたフィットネス機能に作用する。 所定のパワーローステップ長分布を課さずに運動特性を進化させることにより、間欠探索あるいはレヴィウォーク力学により進化軌跡がより良く記述されるかどうかを検証した。 以上の結果から、進化的探索は、ここで考慮された有限減量駆動の景観において、厳密なスケールフリーなレヴィ運動よりも断続的ダイナミクスと整合性があることが示唆された。 間欠探索モデルとレヴィウォークモデルに2階および4階の変位モーメントを組み込むことにより、ダイナミクスを特徴づける。 レヴィのようなランダムウォークは進化軌道によく適合する(ほとんどの試験条件では$R^2$ > 0.9)が、間欠探索は全ての試験資源分布に対してより近い適合($R^2$ > 0.99)を達成する。 この好みは、テスト対象のグリッドサイズとリソース密度にまたがる。 503 x 503グリッド上の環境ごとに5つの独立した進化的実行は、名目密度$ρ$ = 0.15で、均一な環境と5つのレヴィダスト環境に対するこの好みを再現する。 進化は、移動ゲノムを短時間の変位に向けて素早く再認識し、時折移動によって引き起こされる局所的な利用と一致する、より長い移動のスパーステールを保持する。 このフレームワークは、資源制限下での探索規則の出現方法を研究するための制御された設定を提供し、自律システムにおける資源制約された探索を通知する。

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