Бактерия, например кишечная палочка, плывёт к источнику пищи. Химический сигнал — градиент концентрации питательного вещества — ведёт её вперёд, но с каждым движением сигнал меняется, потому что бактерия перемещается в пространстве. Возникает петля обратной связи: ощущение → действие → новое ощущение. Авторы работы превратили эту петлю в измеримую величину, применив идею из теории информации.

В теории информации можно посчитать, сколько бит (единиц информации) перетекает от органов чувств к двигательной команде и обратно. Первый поток назвали реактивным — это классический ответ на стимул: стимул вызывает реакцию. Второй — активным: здесь само движение формирует будущие ощущения, как когда мы поворачиваем голову, чтобы лучше рассмотреть предмет. То есть активный поток — это информация, которую действие посылает обратно в сенсорную систему.

Исследователи построили простую модель, где эти два потока можно настраивать. Модель показала: если активный поток слишком мал, организм превращается в пассивный датчик и не исследует среду. Если слишком велик — он игнорирует важные сигналы. Оптимум лежит где-то посередине, и для разных задач он свой. У бактерий, например, доминирует реактивная часть: они в основном следуют за градиентом химического вещества. А у мух, ищущих запах, стратегия меняется в зависимости от того, насколько они близки к источнику.

Двусторонний обмен информацией между ощущением и движением — общая черта любых навигаторов, от простейших до искусственных. Измеряя этот обмен, можно не только предсказывать успех поиска, но и понимать, какую именно стратегию использует агент, не заглядывая в его «мозг». Так петля, начавшаяся с плывущей бактерии, становится ключом к поведению любого искателя.