Imagina que eres miembro de la Cephalotes goniodontus especie, una hormiga arbórea con una cabeza parecida a Darth Vader que ha inspirado a los humanos a llamarte "hormigas tortuga". Te mueves a lo largo de una rama del enredado árbol de Jalisco, México, siguiendo un rastro de olor dejado por otroshormigas de tu colonia, pero golpeas un extremo abrupto donde la rama está rota. ¿Cómo sabes a dónde ir?
Deborah Gordon, profesora de biología en la Universidad de Stanford, se propuso responder esta y muchas otras preguntas cuando comenzó a estudiar estas hormigas en 2011. Mirando hacia los árboles, a veces desde lo alto de una escalera, Gordon pasó horas registrando qué cruceslas hormigas eligen.
Trabajo de Gordon, publicado en línea el 29 de septiembre por naturalista estadounidense , ha llevado al desarrollo de un algoritmo simple que explica cómo las hormigas crean, reparan y podan una red dentro de un complejo laberinto de vegetación. Este algoritmo podría explicar otros procesos biológicos o proporcionar soluciones de ingeniería.
Un algoritmo de hormiga
Las hormigas que Gordon estudió nunca abandonan el dosel del bosque, sino que se mueven a través de una maraña de enredaderas, arbustos y árboles a lo largo de un circuito de senderos que unen muchos nidos y fuentes de alimentos. Debido a que estas fuentes de alimentos van y vienen, los nidos desaparecen y las ramas se rompen,el circuito cambia ligeramente de un día a otro
Gordon trazó un mapa de estos senderos complejos y estableció experimentos para estudiar cómo respondieron las hormigas cuando aparecieron nuevos alimentos o se rompieron ramas. Junto con Arjun Chandrasekhar y Saket Navlakha del Instituto Salk de Estudios Biológicos de la Universidad de California en San Diego, Gordon analizólos datos resultantes para modelar cómo las hormigas reparan y podan su red de senderos.
"En cada nodo, las hormigas podrían perderse si otras no han estado allí lo suficiente como para dejar un rastro químico", dijo Gordon. "Así que hay un proceso continuo que no crea la red con el camino más corto, sino la red conla menor cantidad de cruces donde las hormigas tienen que tomar una decisión y podrían tomar la decisión equivocada. Parece que la evolución ha favorecido mantener a las hormigas juntas en la misma red, en lugar de ahorrarles esfuerzo en la distancia que tienen que caminar ".
hormigas de C. goniodontus elija qué ruta tomar en una unión siguiendo la feromona colocada por las hormigas que recientemente cruzaron esa unión. La feromona se evapora, por lo que el camino que recientemente tuvo la mayor cantidad de hormigas es el más atractivo. Al marcar las hormigas con esmalte de uñas,Gordon descubrió que las mismas hormigas tienden a ir por los mismos senderos desde un nido.
Pero si se rompe un sendero, las hormigas tienen un plan simple para volver a conectarse con la red de senderos. Utilizan lo que se conoce como "búsqueda codiciosa", trabajando alrededor de la ruptura en el camino volviendo al cruce más cercano y eligiendo un nuevocamino desde ese punto.
"Incluso si hay algo que nos parece una solución más ordenada disponible al retroceder unos pocos nodos, nunca usan eso", dijo Gordon. "Siempre van directamente al nodo más cercano al descanso y van de allí alnodo más cercano, y así sucesivamente. Debido a que la vegetación está tan enredada, pueden encontrar un camino hacia el otro lado de la ruptura ".
Como suele suceder en la ciencia, los algoritmos pueden ofrecer soluciones inspiradas en la naturaleza a problemas de ingeniería, lo que lleva a soluciones robustas y elegantes. Los algoritmos que producen y reparan redes naturales, como la red de neuronas y sus sinapsis en el cerebro, nos ayudan adiseñar y navegar por muchos tipos de redes de ingeniería, como Facebook o sistemas de metro. Este algoritmo, creado por las hormigas tortuga en el dosel tropical, es otro ejemplo de una excelente solución evolucionada, dijo Gordon.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Stanford . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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