Si alguna vez has acampado junto a un estanque, sabes que las ranas hacen ruido por la noche; pero lo que quizás no sepas es cuán funcionales y regulados son realmente sus coros. Las ranas se comunican con el sonido y, en medio de su alboroto, hay un orquestado internamenteUn sistema que permite que la información se transmita con mayor claridad al tiempo que permite coros colectivos y tiempo para descansar. Investigadores de la Universidad de Osaka y la Universidad de Tsukuba trataron de aprovechar esta perspicacia anfibia para fines matemáticos y tecnológicos.
El equipo observó los patrones de llamada de las ranas arbóreas japonesas macho en diferentes intervalos de tiempo. Para hacerlo, colocaron tres ranas en jaulas individuales dentro y registraron su interacción vocal. Descubrieron que las ranas evitaban la superposición de croar y cambiaban colectivamente entre las llamadasy silencio. Luego, los investigadores crearon un modelo matemático para adaptar las enseñanzas acústicas de las ranas para beneficio tecnológico, ya que tales patrones son similares a los valorados en las redes. Los hallazgos se informan en la revista Royal Society Open Science .
"Descubrimos que las ranas vecinas evitaban la superposición temporal, lo que permite un camino claro para que se escuchen las voces individuales", explica el coautor del estudio Daichi Kominami. "De esta misma manera, los nodos vecinos en una red de sensores necesitan alternar los tiempos detransmisión de datos para que los paquetes de datos no choquen "
En los tríos de ranas observados, también hubo momentos de alternancia entre silencios colectivos y coros. La evitación de la superposición fue consistente determinista, mientras que las últimas llamadas colectivas fueron más variadas estocásticas. Otra utilidad en el patrón fue cómopermite inteligentemente a las ranas descansar de su llamado, lo que exige una gran cantidad de energía.
Luego, los investigadores desarrollaron un modelo matemático que incorpora los patrones de interacción principales de las ranas y las adapta a un formato basado en fases que se puede utilizar por medios tecnológicos.
"Modelamos los estados de llamada y silencio de una manera determinista", según el autor principal Ikkyu Aihara, "mientras modelamos las transiciones hacia y desde ellas de forma estocástica. Esos modelos reprodujeron cualitativamente el patrón de llamada de las ranas reales y luego fueronútil en el diseño de sistemas de comunicación distribuidos autónomos "
Tales sistemas deben regular hábilmente el toma y daca, la actividad y el descanso. Por lo tanto, como la tercera parte del estudio, los investigadores aprovecharon el modelo para la gestión del tráfico de datos en una red inalámbrica de sensores. Estas redes son un componente clave en Internet decosas, ya que sus nodos sensores dispersos miden y comunican diferentes características ambientales. Luego, a través de una coordinación compleja, los datos recopilados se envían a un sistema central.
Descubrieron que la alternancia de la escala a corto plazo fue especialmente efectiva para evitar colisiones de paquetes de datos. Mientras tanto, las transiciones cíclicas y colectivas en la escala de largo plazo ofrecieron una promesa para regular el consumo de energía.
"Hay un doble beneficio para este estudio", dice el coautor Masayuki Murata. "Conducirá tanto a un mayor conocimiento biológico en la comprensión de los coros de ranas como a una mayor eficiencia tecnológica en las redes inalámbricas de sensores".
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Materiales proporcionado por Universidad de Osaka . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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