Utilizando modelos matemáticos y datos de campo, los investigadores del departamento de matemáticas de la Universidad de Uppsala han encontrado las reglas básicas que permiten a las hormigas construir redes de transporte eficientes y de bajo costo sin descartar robustez. El estudio ahora se publica en la revista Royal Society interfaz
Vivimos en un mundo que está profundamente interconectado. Hoy en día, las redes de transporte son fundamentales para intercambiar recursos e información de un punto a otro, de una persona a otra. Todos los días viajamos por carreteras, usamos electricidad y agua que se transportandesde plantas distantes, nos conectamos a Internet para leer sobre hechos ocurridos en el otro lado del mundo. Idealmente, nos gustaría poder viajar entre ciudades de la manera más corta posible, pero a veces tenemos que seguir largos desvíos.
Casi todos en su vida han experimentado un apagón: a veces la falla de un cable es suficiente para comprometer la distribución de electricidad en todo un suburbio. Sin embargo, todos sabemos lo costoso que es instalar nuevos cables en casa, y nosotrospuede imaginar el costo de construir una carretera.
Por lo tanto, los planificadores de redes luchan por construir sistemas de transporte que sean eficientes y robustos, pero también no demasiado caros, tratando de encontrar el mejor compromiso entre objetivos de diseño competitivos.
En busca de inspiración, los investigadores se han vuelto hacia la naturaleza, observando el proceso de formación espontánea de las redes de transporte natural, desde los rastros de hormigas hasta las venas de las hojas.
Un estudio de campo de dos años de duración proporcionó recientemente un gran conjunto de datos que consta de varias redes de senderos construidas por la hormiga de carne australiana para conectar diferentes nidos repartidos en un amplio territorio.
'Lo sorprendente de estas hormigas es que no confían en la ingeniería para planificar sus redes, sin embargo, resulta que pueden encontrar un equilibrio específico entre lo barato, la eficiencia y la robustez', explica Tanya Latty, investigadora enbiología en la Universidad de Sydney.
Los investigadores del departamento de matemáticas de la Universidad de Uppsala han desarrollado un modelo para comprender cómo se han formado estas redes. Utilizando datos y simulaciones numéricas, pudieron identificar un mecanismo general de minimización de costos locales como la regla básica que conduce a un equilibrioentre objetivos de diseño en competencia. El estudio mostró que cuando se construye un nuevo nido, las hormigas lo conectan al nido más cercano disponible y posiblemente a un árbol, que es donde se alimentan las hormigas, si no está muy lejos.
'Una vez que hemos encontrado lo que hace la naturaleza, hemos tratado de aplicar las mismas reglas simples para predecir lo que sucedería con el sistema hecho por el hombre, las redes eléctricas, por ejemplo, si fueran construidas por estas hormigas', dice Arianna Bottinelli, PhDestudiante de la Universidad de Uppsala.
Resulta que, cuando se construye un nuevo suburbio, es suficiente conectarlo al área de la ciudad más cercana para garantizar que toda la red de energía sea relativamente barata pero también bastante eficiente a largo plazo. Entonces se puede aumentar la robustez odisminuyó cambiando la frecuencia con la que los nuevos suburbios se conectan a los centros de servicio, en este ejemplo específico a las centrales eléctricas.
'Es un paso más hacia la comprensión de la naturaleza y un intento de usar lo que observamos allí para mejorar y aconsejar el diseño de sistemas creados por el hombre', dice David JT Sumpter, profesor del Departamento de Matemáticas de la Universidad de Uppsala.
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Materiales proporcionado por Uppsala Universitet . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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