统计物理方法在养鸡产业中的应用：群体智能读书会 | 第十二期

导语

本次读书会围绕统计物理、复杂网络和生态养殖等问题展开，分享利用最小支配集（MDS）和BPD算法，寻找维持群体稳定运行的核心“骨干”，甚至将鸡群社会关系视作一种“自旋玻璃”式复杂系统，去分析个体之间的动态博弈与群体失稳问题。

更有意思的是，读书会还讨论了“负熵”视角下的绿色养殖——生命系统并不是简单追求高产，而是在持续输入负熵的过程中维持有序状态。这种思路，也让农业、健康与群体智能之间产生了新的连接。

从复杂系统到《黄帝内经》，从运动重塑大脑到生命秩序重建，这次分享最大的感受就是：未来很多问题，或许都需要跨学科的方式重新理解。

内容简介

围绕复杂网络的最小支配集（MDS）与连通支配集（MCDS）优化，指出MDS可被局域统计物理模型精确预测，而MCDS因“连通性”全局约束难以被局域相互作用刻画而产生显著偏差，并提出用动物群体自组织机制为突破口来弥合这一冲突。在MDS上采用自旋玻璃框架的统计物理BPD算法，并结合核渗流理论与全域掐叶算法实现对最优基态能量的高精度预言；在MCDS上引入基于鸡群观测得到的“覆盖+连通”涌现机制，构建能同时表达支配与连通双约束的改进能量模型。通过两年生态散养鸡群的系统观察提炼局部交互如何维持群体覆盖与连通，将其转化为优化策略：在局域能量函数中加入动态交互权重与群体连通性惩罚项，从而以局部可计算的形式逼近全局连通约束，并进一步用于网络MCDS求解与鸡群分布调控应用。

分享大纲

内容1 统计物理方法求解复杂网络支配集问题：从MDS建模到MCDS拓展

• 内容1.1 MDS基本原理：最小支配集约束条件与网络覆盖目标

• 内容1.2 统计物理建模：复杂网络优化问题向物理能量函数的映射

• 内容1.3 MCDS核心矛盾：连通性约束引发的求解难点与优化瓶颈

内容2 自旋玻璃理论应用于生态养鸡系统研究：从个体交互到群体稳态预测

• 内容2.1 网络结构构建：将鸡群群居行为抽象为复杂网络模型

• 内容2.2 能量函数刻画：借助自旋玻璃框架量化鸡群个体交互关系

• 内容2.3 配比优化预判：确定公母配比最优区间并识别应激与失稳风险

内容3 非平衡态耗散结构理论解析鸡群生态系统：从开放系统到有序稳态

• 内容3.1 系统属性判断：生态养鸡场作为开放型耗散结构系统的基本特征

• 内容3.2 熵流机制分析：系统内外熵值流动规律与鸡群生长状态的关联关系

• 内容3.3 稳态维持路径：通过物质、能量与信息交换支撑鸡群整体有序演化

内容4 《黄帝内经》传统思想融入养殖科研体系：从哲学理念到系统调控

• 内容4.1 天人合一理念：自然生态养殖逻辑与环境适应思想的内在契合

• 内容4.2 阴阳平衡学说：鸡群系统动态熵平衡与群体稳定调控的对应关系

• 内容4.3 整体辨证思维：中医系统观与物理全域研究方法的融合路径

内容5 多理论融合创新与养殖实际落地应用：从统一框架到实操方案

• 内容5.1 理论框架搭建：融合统计物理、耗散结构与传统中医思想形成综合研究体系

• 内容5.2 种群结构调控：构建适配山地散养模式的鸡群种群优化模型

• 内容5.3 实践方案转化：支撑高福利、标准化生态养殖模式的落地应用

核心概念

• 最小支配集MDS Minimum Dominating Set MDS

• 连通支配集MCDS Minimum Connected Dominating Set MCDS

• 自旋玻璃理论 Spin Glass Theory

• 统计物理BPD算法 Belief Propagation Decimation BPD

• 全局拓扑约束 Global Topological Constraint

• 自组织涌现 Self-organized Emergence

• 动态交互权重 Dynamic Interaction Weights

• 连通性惩罚项 Connectivity Penalty Term

主讲人介绍

主讲人：玉素甫艾比布拉，现任新疆大学物理科学与技术学院副教授。2015年毕业于中国科学院理论物理研究所，获理论物理博士学位，同年9月入职新疆大学开展教学与科研工作。

长期致力于统计物理与复杂系统领域研究，在《Journal of Statistical Mechanics》和《Journal of Statistical Physics》等统计物理权威国际期刊发表论文6篇，研究成果聚焦复杂网络优化问题（如支配集、连通支配集）的统计物理建模，熟练运用自旋玻璃理论、和渗流理论等方法开展理论推导与算法优化。

近年将研究视角拓展至动物群体行为领域，通过观察生态养鸡过程中的群体自组织现象，探索从中提炼复杂系统的普适性规律与物理建模思想，力求实现物理理论与实际应用的跨学科融合，为复杂系统研究及生态养殖技术优化提供创新思路。

参考文献

1. Zhao J-H, Habibulla Y and Zhou H-J 2015 Statistical mechanics of the minimum dominating set problem J.

2. Habibulla Y 2017 Minimal dominating set problem studied by simulated annealing and cavity method: analytics and population dynamics J. Stat. Mech. 2017 103402

3. Habibulla Y, Zhou H J. Minimum connected dominating set and backbone of a random graph[J]. Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment, 2024, 2024(6): 063402.

4. Cavagna A, Cimarelli A, Giardina I, et al. Scale-free correlations in starling flocks[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2010, 107(26): 11865-11870.

报名读书会：

「群体智能：从自然涌现到人机共创」

集智俱乐部联合北京师范大学系统科学学院韩战钢教授、暨南大学计算传播研究中心赵甜芳副教授、新疆大学物理科学与技术学院玉素甫·艾比布拉副教授等学者，共同发起本次，尝试用一条普适的线索，把自然界的鸟群蚁群、人类社会的集群行为、以及人工智能时代的多智能体与群智优化，放在同一张地图上重新理解。读书会自2026年1月24日开始，安排在每周六下午 14:00–16:00，欢迎所有对群体智能如何涌现、如何被理解、以及如何被设计，感兴趣的朋友一起加入：带着问题来，带着更有趣的问题去。

视频号直播预约：

报名方式：

第一步：微信扫码填写报名信息。

第二步：填写信息后，付费报名。如需用支付宝支付，请在PC端进入读书会页面报名支付：

第三步：添加运营助理微信，拉入对应主题的读书会社区（微信群）。

PS：为确保专业性和讨论的聚焦，本读书会谢绝脱离读书会主题和群体智能相关问题的空泛的哲学和思辨式讨论；如果出现讨论内容不符合要求、经提醒无效者，会被移除群聊并对未参与部分退费。

加入社区后可获得的资源

完整权限包括：线上问答、录播回看、资料共享、社群交流、信息同步、共创任务获取积分等。