Princeton-forskere har udviklet en matematisk analyse af danseres beslutninger og muligheder for kollaborativ komposition i det regelbaserede improvisationsværk "There Might Be Others." Arbejdet er en del af en løbende indsats for at udforske kollektiv adfærd i natur og kunst og at informere om design af styresystemer til robotteams. Kredit:Ian Douglas
Et kunstværk udvikler sig fra en række beslutninger, som kunstner kombinerer penselstrøg, dansetrin eller musikalske noder for at formidle en følelse eller idé. Når en gruppe af interagerende dansere improviserer en forestilling fra et repertoire af mulige bevægelser, dynamikken i de kunstneriske beslutninger bliver endnu mere kompleks.
For Naomi Ehrich Leonard, Princetons Edwin S. Wilsey professor i mekanik og rumfartsteknik, dette kollektiv, en kreativ proces i øjeblikket er en værdifuld model til at studere social beslutningstagning. Hendes team bruger matematiske modelbaserede undersøgelser af kompleks gruppedynamik til at forklare og udforske kollektiv adfærd i naturen og kunsten og til at informere designet af kontrolsystemer til robothold, der arbejder i udfordrende miljøer.
Leonard er seniorforfatter til en ny matematisk analyse af danseres beslutninger og muligheder for kollaborativ komposition i det regelbaserede improvisationsværk "There Might Be Others, "koreograferet af Rebecca Lazier, en lektor i dans i Lewis Center for the Arts. I stykket, dansere træffer sekventielle valg blandt 44 bevægelsesmoduler inspireret af en række forskellige dansestile, herunder "Jump Bean" (hoppe og interagere med andre dansere) og "Oar, " som har en padle-lignende handling. Kritisk for kunstnerskabet og den måde, stykket udfolder sig på, er opførelsesreglerne, som vejleder og begrænser, når, hvor og hvordan danserne udfører sekvensen af moduler. Professor i musik Dan Trueman komponerede musik til dansen, der også bygger på spilleregler og improvisation.
"Danserne var utrolige at arbejde med, " sagde Leonard. "De kunne udtrykke den måde, det fik dem til at føle, når vores manipulationer af reglerne gav dem flere ideer. Vi lærte nye måder, hvorpå vi kunne pålægge danserne begrænsninger, som ville gøre kunsten mere udfordrende, og derfor mere interessant og mere spændende."
I hver unikke, time lang forestilling, individuelle dansere introducerer et modul ad gangen fra sættet på 44 og rekrutterer andre til at slutte sig til dem. Op til tre undergrupper af dansere kan udføre forskellige moduler på samme tid, og sammenstillingen af moduler bør være nye for enhver forestilling. Den øvre grænse på tre undergrupper skaber en spænding, fordi før en danser kan introducere et nyt modul, de tre undergrupper skal smelte sammen til to.
Leonard og hendes kolleger deltog i Princeton-prøverne af "There Might Be Others, " varierede præstationsreglerne og registrerede, hvordan de relative størrelser af undergrupperne af dansere, der udfører forskellige moduler, skiftede over tid. De analyserede dansernes valg ved hjælp af en matematisk model af de udviklende undergruppestørrelser, med fokus på spændingen mellem at vælge at "udnytte" nuværende moduler versus at vælge at "udforske" nye moduler.
Udforsk-versus-udnyttelse-paradigmet er blevet anvendt på undersøgelser af dyresøgning og opmærksomhed i hjernen. At udnytte giver en velkendt belønning, hvorimod udforskning refererer til at tage en risiko med mulighed for en endnu større belønning. I dette tilfælde, belønningerne er af kunstnerisk karakter, og de ændrer sig med tiden - når først et modul er blevet danset i et stykke tid, bliver det mindre givende, og tilskyndelsen til at udforske ved at introducere en ny bevægelse kan øges.
Få undersøgelser har vurderet udforskning-udnyttelsesspændingen i gruppebeslutningstagning. Forskningen, offentliggjort den 20. nov. 2018, i journalen Tværfaglige videnskabsanmeldelser , repræsenterer også en ny anvendelse af en evolutionsteori, der undersøger denne spænding i sammenhæng med forskellige overlevelsesstrategier inden for en population af individer.
"Dette var et fantastisk samarbejde i krydsfeltet mellem dans, koreografi, improvisation og dynamiske systemer, " sagde Leonard, tilføjede, at principper fra den matematiske model påvirkede kunstnernes tilgange og "blev værkets sprog."
I en øvesession, forskerne opfordrede danserne til at skifte bevægelser oftere, mens instruktionen i en anden skulle være mere modstandsdygtig over for skift. Både Leonard og Lazier bemærkede, at disse retninger gjorde kunstnerne mere bevidste om deres valg og påvirkede forestillingens gruppedynamik.
"Naomis manipulationer af reglerne hjalp danserne med at skubbe ud af deres personlige komfortzoner og lære at opføre sig som en gruppe, " sagde Lazier. At lære sproget til at udforske og udnytte og ændre tendensen til at skifte bevægelse gjorde danserne mere bevidste om deres egne vaner, får nogle til at lede oftere og andre til bevidst at hænge tilbage. De kom også til at anerkende modstand mod forandring som en vigtig komponent i forestillingen, hun sagde.
Simon Levin, Princetons James S. McDonnell Distinguished University Professor i Økologi og Evolutionær Biologi, kaldte undersøgelsen "en strålende fusion af ingeniøranalyse, evolutionsteori og kunst."
"Avisen er ikke kun sjov, men er en stimulerende demonstration af, hvordan metoder fra evolutionsteori og kollektiv beslutningstagning kan anvendes frugtbart på andre områder, " tilføjede Levin, som har samarbejdet med Leonard, men ikke var involveret i denne undersøgelse.
Leonard, Lazier og Trueman vil gerne udvide deres samarbejde for at undersøge beslutningstagningsdynamikken i musikken til "They Might Be Others, " samt samspillet mellem musikken og dansen. Leonard bemærkede også, at deres model kunne anvendes til at forstå social beslutningstagning i kollaborativt design, holdsport eller andre sammenhænge med konstant skiftende belønninger og omstændigheder.
Leonard er førende i Princetons tværfaglige arbejde inden for robotteknologi og cyberfysiske systemer i tjeneste for samfundet. Et mål med indsatsen er at koordinere kollektiv adfærd af robotsystemer uden centraliseret kontrol, hvilket kunne være særligt nyttigt ved eftersøgning og redning eller andre komplekse operationer.