Being able to objectively characterise the intrinsic complexity of behavioural patterns resulting from human or animal decisions is fundamental for deconvolving cognition and designing autonomous artificial intelligence systems. Yet complexity is difficult in practice, particularly when strings are short. By numerically approximating algorithmic (Kolmogorov) complexity (K), we establish an objective tool to characterise behavioural complexity. Next, we approximate structural (Bennett's Logical Depth) complexity (LD) to assess the amount of computation required for generating a behavioural string. We apply our toolbox to three landmark studies of animal behaviour of increasing sophistication and degree of environmental influence, including studies of foraging communication by ants, flight patterns of fruit flies, and tactical deception and competition (e.g., predator-prey) strategies. We find that ants harness the environmental condition in their internal decision process, modulating their behavioural complexity accordingly. Our analysis of flight (fruit flies) invalidated the common hypothesis that animals navigating in an environment devoid of stimuli adopt a random strategy. Fruit flies exposed to a featureless environment deviated the most from Levy flight, suggesting an algorithmic bias in their attempt to devise a useful (navigation) strategy. Similarly, a logical depth analysis of rats revealed that the structural complexity of the rat always ends up matching the structural complexity of the competitor, with the rats' behaviour simulating algorithmic randomness. Finally, we discuss how experiments on how humans perceive randomness suggest the existence of an algorithmic bias in our reasoning and decision processes, in line with our analysis of the animal experiments.


翻译:能够客观地描述人类或动物决定所产生的行为模式的内在复杂性是人类或动物决定产生行为字符串所需的计算数量的关键。 我们运用工具箱来进行三项具有里程碑意义的动物行为研究,这些研究涉及日益精密和程度越来越强的环境影响,包括研究蚂蚁的沟通、水果果的飞行模式、战术欺骗和竞争(如食肉动物)策略等,实际上很困难。我们发现蚂蚁在内部决策过程中利用环境条件,据此调整其行为复杂性。接下来,我们比较结构(本尼特的逻辑深度)复杂性(LD)来评估产生行为字符串所需的计算数量。我们运用工具箱对三项具有里程碑意义的动物行为研究,这些研究涉及动物行为日益精密和环境影响程度的研究,包括研究蚂蚁的交流、水果果蝇飞行的飞行模式以及战术欺骗和竞争(例如食肉动物-食谱)战略。我们发现,蚂蚁们在内部决策过程中利用环境环境条件,从而调整其行为复杂性。我们对飞行过程的随机性战略。 水果将暴露于一个与最不精细的外观的环境, 表明我们最不精细的变的逻辑的逻辑分析,最终试图分析。

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