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LECTURA 22-5-2015
PARA COORDINAR ROBOTS
Los científicos todavía no han descubierto los mecanismos que explican cómo las
bandadas de pájaros, los bancos de peces, las hileras de hormigas u otros sistemas
naturales complejos se autoorganizan tan bien en sus movimientos colectivos.
Para avanzar en este problema, investigadores de España y EE UU han analizado los
movimientos de una hormiga argentina (Linepithema humile, especieinvasora en muchas
partes del mundo) mientras forrajea o explora un territorio vacío –una placa Petri– y han
propuesto un modelo que explica cómo forman sus caminos. Los autores, que publican su
estudio en la revista Mathematical Biosciences, comenzaron observando el
comportamiento de las hormigas de forma individual y, posteriormente, de forma colectiva.
Registraron todos los movimientos, y a partir de estos experimentos detectaron que los
cambios aleatorios en la dirección de los insectos siguen unos patrones matemáticos.
Evolución de la concentración de feromonas tras unos 25 minutos del movimiento de las
hormigas. / M. Vela-Pérez, S. Garnier et al. “En concreto, son una mezcla de distribuciones
gaussianas y de Pareto, dos funciones de probabilidad muy usadas en estadística, y que en este
caso miden cuanto ‘gira’ la hormiga y hacia dónde en sus desplazamientos”, explica María
Vela Pérez, investigadora de la Universidad Europea de Madrid y coautora del trabajo.
Los científicos ya habían comprobado en trabajos anteriores que la ‘persistencia’ de las
hormigas, es decir, su tendencia a no cambiar el sentido de su marcha cuando no existen
obstáculos o efectos externos, junto al ‘refuerzo’ que se produce en las zonas ya visitadas
por el rastro de feromonas que van dejando, son dos factores que determinan las
trayectorias de estos insectos durante el forrajeo. Ahora, con esos datos han podido crear
el modelo que describe el movimiento colectivo de las hormigas en el plano.
Las numéricas en el ordenador muestran la formación de patrones ramificados muy
parecidos a los observados en las placas Petri durante el experimento real con las
hormigas. Aparte del mero interés biológico, estos avances podrían aplicarse en diversos
campos tecnológicos. “Por ejemplo, se podría usar para diseñar la coordinación de un
grupo de pequeños robots para limpiar un área contaminada u otras tareas”, apunta Vela
Pérez. La investigadora recuerda que el estudio de la modelización, organización y
coordinación de los comportamientos de los animales es un claro ejemplo de colaboración
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PER COORDINAR ROBOTS vers MAIG 2015
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2. multidisciplinar, “ya que participan biólogos para realizar los experimentos en el
laboratorio y aportar los datos reales, en coordinación con matemáticos y físicos que
plantean y resuelven los modelos”. Uno de los investigadores que ha colaborado en este
trabajo, Marco A. Fontelos del Instituto de Ciencias Matemáticas (ICMAT), también es
coautor de otro estudio donde se plantea que la formación de hileras de hormigas “se
puede caracterizar como bifurcaciones o creación de caminos cuando la concentración de
feromonas supera un determinado valor”. Este modelo teórico se basa en ecuaciones en
derivadas parciales y los detalles se publican en el Journal of Mathematical Analysis and
Applications. Referencias bibliográficas: M. Vela-Pérez, M. A. Fontelos, S. Garnier. “From
individual to collective dynamics in Argentine ants (Linepithema humile)”. Mathematical
Biosciences 262: 56–64, 2015. Marco A. Fontelos, Avner Friedman. “A PDE model for the
dynamics of trail formation by ants”. Journal of Mathematical Analysis and Applications
425 (1): 1–19, 2015. Fuente original: http://www.agenciasinc.es/
Fuente: http://www.ecoticias.com/naturaleza/103262/hormigas-matematicas
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