在世界上很多地方，每到黄昏，都会有成千上万只的鸟返巢，在人们的头顶上飞翔、盘旋，仿佛形成了一个巨大的个体。它们不停地聚拢、拉伸、旋转，形成了一个个令人惊异的造型，旁若无人地在空中表演一场无与伦比的盛大演出。

英国的鸟类学家E.Selous是世界上最早关注鸟群运动的科学家之一，早在19世纪30年代，他就曾用“通灵（Thoughts-Transference）”这个当时貌似科学的词汇来解释鸟群的行为，但鉴于科学发展水平所限，当时的科学家对成千上万的鸟如何合作、群体协调性如何获得，毫无所知。直到现在，科学家对这个问题的研究才初见端倪。

人类对鸟群以及一般的动物群体行为研究的突破要归功于美国的软件工程师C.Reynolds，1987年他编写了一个计算机程序，目的是让计算机更有效地模拟鸟群有序飞翔的动态图像。此前，程序员在编写鸟群的运动程序时，都已规定好每只鸟的运动轨迹，程序员其实是鸟群潜在的中心指挥者。而Reynolds则创造性地发明了一种所谓“自组织”的算法，在这种算法中，他规定每只鸟都能够获取自己局部环境的信息，并根据这些信息自身己决定自己下个时刻的运动状态。这是一种新的尝试，它与传统算法的重要差别是，在“自组织”算法中，整个系统没有一个中心指挥者，群体的运动状态是由每一个个体根据个体间的局域相互作用来确定。具体说，Reynolds为每只鸟制定了如下3条规则：

1、避免与附近的其他成员碰撞；

2、飞行方向与附近邻居的平均飞行方向一致；

3、不要落单。

在用计算机模拟的时候，这种基于个体的算法，在屏幕上却可以展现出一个鸟群朝着一个方向飞翔的画面。据说，1994年美国迪士尼公司拍摄的电影《狮子王》中，大规模的野牛群因为受到惊吓，拼命逃窜，在山谷中奔跑的画面就是由这个算法产生的。

自组织算法自1987年提出之后，引起了数学家、生物学家、物理学家以及工程师的广泛关注，因为这个算法基于的“自组织”理念（在系统实现空间、时间甚至功能的结构过程中，不需要外界的干扰，仅是依靠系统内部的局域相互作用就可以达到）非常普遍，有非常多的系统—自然的或者人工的—都不存在一个中心指挥者，系统整体状态的形成就是依赖于构成系统个体间的相互作用。物理学中磁铁的磁性、超导体中的超导性，都与这些物质中电子局域间的相互作用相关，当温度降到一定程度时，突然形成了整体上的奇异状态，即所谓的“相变”。生物学中除了鸟、鱼、蝗虫等群体外，其实每一个有机生命体自身不也是由底层相互作用的细胞构成的吗？

“自组织”的想法打破了人们探索动物群体运动的坚冰，但是在实际的生物体系中它是如何运作的呢？