7
จุดตรึงส่วนกลางและจุดตรึงมุมของไฮเปอร์ไซเคิล
HYC-1979Lesson 5: Selection, Species, Will
00:00

ภายใต้ การจัดองค์กรคงที่ ความเข้มข้นรวมของไฮเปอร์ไซเคิลถูกตรึงไว้ที่ค่าคงที่ c0ดังนั้นทุกสถานะที่ยอมรับได้จะอยู่บนซิมเพล็กซ์ความเข้มข้น + … + สถานะบนซิมเพล็กซ์นั้นเป็น จุดตรึง ก็ต่อเมื่อเงื่อนไขสถานะคงตัว dxᵢ/dt = 0 เป็นจริงพร้อมกันสำหรับทุกสมาชิก , …, n ข้อจำกัดของซิมเพล็กซ์เพียงอย่างเดียวบอกได้แค่สถานะใดยอมรับได้ — การที่อัตราการเติบโตทั้งหมดเป็นศูนย์ต่างหากที่คัดเลือกจุดสมดุลออกมาจากสถานะเหล่านั้น

การกำหนดเงื่อนไขนี้บนไฮเปอร์ไซเคิลที่มีสมาชิก n ตัวให้ชุดจุดตรึงที่เรียบง่ายอย่างน่าทึ่ง โดย จุดตรึงส่วนกลาง คือ x̄0 = (c0/n)(1, …, 1)ᵀ ดังนั้นสปีชีส์ทั้ง n ตัวมีความเข้มข้นเท่ากันคือ c0/n และสัดส่วนทั้ง n รวมกันได้พอดีเท่ากับ c0เนื่องจากพิกัดทั้งหมดเท่ากัน จุดนี้จึงอยู่ภายใน ภายใน ของซิมเพล็กซ์และสมมาตรภายใต้การสลับตำแหน่ง: การเปลี่ยนป้ายชื่อสปีชีส์ในวัฏจักรไม่ทำให้จุดนี้เปลี่ยนไป เป็นจุดสมดุลของความร่วมมือเต็มรูปแบบ — ไม่มีสมาชิกตัวใดได้รับความได้เปรียบเหนือตัวอื่น

ซิมเพล็กซ์ความเข้มข้นสำหรับ n = 3 (x1 + x2 + x3 = c0)สปีชีส์ 1: (c0, 0, 0)สปีชีส์ 2: (0, c0, 0)สปีชีส์ 3: (0, 0, c0)x̄0 = (c0/3, c0/3, c0/3)จุดตรึงส่วนกลาง — สปีชีส์ทั้งหมดอยู่ร่วมกันมุมต่าง ๆ เป็นสถานะคงตัวแท้จริง: สปีชีส์หนึ่งถือ c0ทั้งหมดจุดตรึงบนซิมเพล็กซ์จุดตรึงส่วนกลาง1 จุด · ภายในซิมเพล็กซ์สัดส่วนเท่ากัน สมมาตรภายใต้การสลับตำแหน่งจุดตรึงมุมn = 3 จุด · จุดยอดของซิมเพล็กซ์สถานะบริสุทธิ์: สปีชีส์หนึ่งถือ c0ทั้งสองชนิดเป็นสถานะคงตัวแท้จริงต่างกันที่โครงสร้าง ไม่ใช่การมีอยู่

หนึ่งจุดส่วนกลางและ n จุดมุม

  • จุดตรึงส่วนกลาง: x̄0 = (c0/n)(1, …, 1)ᵀ — จุดสมดุลที่ทุกความเข้มข้นเท่ากันและสมมาตรภายใต้การสลับตำแหน่ง อยู่ภายในซิมเพล็กซ์ ซึ่งสมาชิกทุกตัวอยู่ร่วมกัน
  • จุดตรึงมุม n จุด: หนึ่งจุดต่อสมาชิกหนึ่งตัว โดยสปีชีส์นั้นมีความเข้มข้น c0 และสปีชีส์ที่เหลือทั้งหมดเป็นศูนย์ โดยหลักการแล้วแต่ละสปีชีส์สามารถเป็นผู้รอดชีวิตเพียงหนึ่งเดียวได้
  • มุมต่าง ๆ เป็นสถานะบริสุทธิ์: พวกมันอยู่ที่จุดยอดของซิมเพล็กซ์ จึงอธิบายถึงสปีชีส์เดียวที่ครองระบบมากกว่าชุมชนที่บูรณาการและร่วมมือกัน

ตัวอย่างที่คำนวณ:

สำหรับไฮเปอร์ไซเคิลที่มีสมาชิกสามตัว ซิมเพล็กซ์ความเข้มข้นเป็นรูปสามเหลี่ยม จุดตรึงส่วนกลางคือ (c0/3, c0/3, c0/3) และจุดตรึงมุมทั้งสามคือ (c0, 0, 0), (0, c0, 0) และ (0, 0, c0) ดังนั้นชุดจุดตรึงที่เกี่ยวข้องกับขั้นตอนนี้จึงประกอบด้วยจุดสมดุลส่วนกลางที่ความเข้มข้นเท่ากันหนึ่งจุด บวกจุดสมดุลมุมแบบสถานะบริสุทธิ์ n จุด — รวมทั้งหมด 1 + n จุด ซึ่งในตัวอย่างนี้คือสี่จุด โปรดสังเกตว่าการมีอยู่ของมุมนั้นได้มาทันทีจากสมมาตรของระบบ ส่วนการที่จุดภายในจะดึงดูดวิถีจริงหรือไม่นั้นขึ้นอยู่กับ n และโหมดปกติของระบบ ซึ่งจะวิเคราะห์ในขั้นตอนแยกต่างหาก

การอ่านเรขาคณิต
จุดตรึงส่วนกลางคือแบรีเซนเตอร์ (ค่าเฉลี่ยเลขคณิต) ของจุดยอด n จุด ซึ่งเป็นเพราะเหตุนี้พิกัดทั้งหมดจึงเท่ากับ c0/n ข้อผิดพลาดที่พบบ่อยคือการมองว่ามุมเป็น 'ไม่มีจุดสมดุล' แต่ที่จริงแล้วมุมเป็นสถานะคงตัวแท้จริงบนขอบ ความแตกต่างเชิงโครงสร้างคือภายในกับขอบ และสมมาตรกับการทำลายสมมาตร — ไม่ใช่การมีอยู่กับการไม่มีอยู่