Een kunstwerk ontstaat uit een reeks beslissingen, als kunstenaar penseelstreken combineert, danspasjes of muzieknoten om een ​​gevoel of idee over te brengen. Wanneer een groep van op elkaar inwerkende dansers een voorstelling improviseert uit een repertoire van mogelijke bewegingen, de dynamiek van de artistieke beslissingen wordt nog complexer.

Voor Naomi Ehrich Leonard, Princeton's Edwin S. Wilsey hoogleraar mechanische en ruimtevaarttechniek, dit collectief, in-the-moment creatieve proces is een waardevol model voor het bestuderen van sociale besluitvorming. Haar team maakt gebruik van op wiskundige modellen gebaseerde onderzoeken van complexe groepsdynamica om collectief gedrag in de natuur en kunst te verklaren en te onderzoeken en om het ontwerp van besturingssystemen voor robotteams die in uitdagende omgevingen werken te informeren.

Leonard is de senior auteur van een nieuwe wiskundige analyse van de beslissingen van dansers en mogelijkheden voor gezamenlijke compositie in het op regels gebaseerde improvisatiewerk "There Might Be Others, " gechoreografeerd door Rebecca Lazier, een senior docent dans in het Lewis Center for the Arts. In het stuk, dansers maken opeenvolgende keuzes uit 44 bewegingsmodules geïnspireerd op verschillende dansstijlen, waaronder "Jump Bean" (stuiteren en communiceren met mededansers) en "Oar, " met een peddelachtige actie. Van cruciaal belang voor het kunstenaarschap en de manier waarop het stuk zich ontvouwt, zijn de uitvoeringsregels, die leiden en beperken wanneer, waar en hoe de dansers de opeenvolging van modules uitvoeren. Muziekdocent Dan Trueman componeerde muziek voor de dans die ook steunt op uitvoeringsregels en improvisatie.

"De dansers waren ongelooflijk om mee te werken, ' zei Leonard. 'Ze konden uitdrukken hoe ze zich voelden toen onze manipulaties van de regels hen meer ideeën gaven. We leerden nieuwe manieren waarop we de dansers beperkingen konden opleggen die de kunst uitdagender zouden maken, en daarom interessanter en spannender."

In elk uniek, optreden van een uur, individuele dansers introduceren één module per keer uit de set van 44 en werven anderen om zich bij hen aan te sluiten. Maximaal drie subgroepen dansers mogen tegelijkertijd verschillende modules uitvoeren, en de nevenschikkingen van modules zouden nieuw moeten zijn voor elke voorstelling. De bovengrens van drie subgroepen zorgt voor een spanning, want voordat een danser een nieuwe module kan introduceren, de drie subgroepen moeten samensmelten tot twee.

Leonard en haar collega's namen deel aan de repetities van Princeton van "There Might Be Others, " varieerde de uitvoeringsregels en registreerde hoe de relatieve grootte van de subgroepen van dansers die verschillende modules uitvoerden in de loop van de tijd verschoven. Ze analyseerden de keuzes van de dansers met behulp van een wiskundig model van de evoluerende subgroepgroottes, focussen op de spanning tussen de keuze om huidige modules te "exploiteren" versus de keuze om nieuwe modules te "verkennen".

Het explore-versus-exploit-paradigma is toegepast op onderzoek naar het foerageren van dieren en naar aandacht in de hersenen. Exploitatie levert een bekende beloning op, terwijl verkennen verwijst naar het nemen van een risico met de mogelijkheid van een nog grotere beloning. In dit geval, de beloningen zijn artistiek van aard, en ze veranderen met de tijd - als een module een tijdje is gedanst, wordt het minder lonend, en de impuls om te verkennen door het introduceren van een nieuwe beweging kan toenemen.

Er zijn maar weinig studies die de spanning tussen verkennen en exploiteren in groepsbesluitvorming hebben beoordeeld. Het onderzoek, gepubliceerd op 20 november, 2018, in het journaal Interdisciplinaire wetenschappelijke beoordelingen , vertegenwoordigt ook een nieuwe toepassing van een evolutietheorie die deze spanning onderzoekt in de context van verschillende overlevingsstrategieën binnen een populatie van individuen.

"Dit was een fantastische samenwerking op het snijvlak van dans, choreografie, improvisatie en dynamische systemen, " zei Leonard, toe te voegen dat principes uit het wiskundige model de benaderingen van de kunstenaars beïnvloedden en 'de taal van het stuk werden'.

In één repetitiesessie de onderzoekers stimuleerden de dansers om vaker van beweging te wisselen, terwijl in een andere de instructie was om beter bestand te zijn tegen overstappen. Zowel Leonard als Lazier merkten op dat deze aanwijzingen de uitvoerders bewuster maakten van hun keuzes en de groepsdynamiek van de uitvoering beïnvloedden.

"Naomi's manipulaties van de regels hielpen de dansers om uit hun persoonlijke comfortzone te komen en te leren zich als een groep te gedragen, " zei Lazier. Het leren van de explore-exploit-taal en het veranderen van de neiging om van beweging te wisselen, maakten de dansers zich meer bewust van hun eigen gewoonten, sommigen ertoe aanzetten om vaker te leiden en anderen om opzettelijk achter te blijven. Ze gingen ook weerstand tegen verandering herkennen als een belangrijk onderdeel van de voorstelling, ze zei.

Simon Levin, Princeton's James S. McDonnell Distinguished University Professor in Ecologie en Evolutionaire Biologie, noemde de studie "een briljante fusie van technische analyse, evolutietheorie en kunst."

"Het papier is niet alleen leuk, maar is een stimulerende demonstratie van hoe methoden uit de evolutietheorie en collectieve besluitvorming vruchtbaar kunnen worden toegepast op andere gebieden, "voegde Levin toe, die heeft samengewerkt met Leonard maar niet betrokken was bij het huidige onderzoek.

Leonard, Lazier en Trueman willen hun samenwerking uitbreiden om de besluitvormingsdynamiek van de muziek voor "They Might Be Others, " evenals het samenspel tussen de muziek en dans. Leonard merkte ook op dat hun model kan worden toegepast om sociale besluitvorming in collaboratief ontwerp te begrijpen, teamsporten of andere contexten met voortdurend veranderende beloningen en omstandigheden.

Leonard is een leider in het multidisciplinaire werk van Princeton op het gebied van robotica en cyberfysieke systemen in dienst van de samenleving. Een van de doelen van de inspanning is om het collectieve gedrag van robotsystemen te coördineren zonder gecentraliseerde controle, die bijzonder nuttig kunnen zijn bij zoek- en reddingsoperaties of andere complexe operaties.