Investigación sobre hormigas reta las asunciones de la auto-organización

Algunas hormigas obreras son "más iguales" que otras.

Como con otros insectos sociales, se pensaba que los obreros eran esencialmente equivalentes en la jerarquía de una colonia de hormigas. Pero parece que unos pocos individuos bien informados forman grupos de decisiones que llevan a sus compañerasa nuevos hogares.

Los hallazgos podrían agregar una nueva dimensión a los modelos de auto-organización derivados de las hormigas.

"Aunque los sistemas auto-organizados parezcan muy eficaces bajo el supuesto de que los individuos siguen un mismo conjunto simple de reglas, la presencia de individuos claves, bien informados que cambian su comportamiento debido a experiencia previa general, podría mejorar su rendimiento aún más" escribieron biólogos de las Universidades de Bristol y la Universidad de Toulouse en un paper el pasado 24 de agosto en el Journal of Experimental Biology.

Para estudiar la "caza de nidos", Nathalie Stroemeyt y sus colegas Nigel Franks y Martin Giurfa recolectaron hormigas "cazadoras de casa", o temnothorax albipennis, de la costa sur del Reino Unido. Estas pequeñas hormigas marrón claro hacen nidos simples enterrados con arena sobre las grietas de las rocas.

Moviendo las hormigas en el laboratorio, Stroeymeyt les dió nidos artificiales bien abastecidos. Ella luego colocó nidos idénticos vacíos en el lado opuesto del territorio de las hormigas, cada espalda de las hormigas fue pintada con marcas de color individualmente identificable. Cámaras web y un software identificador de movimiento permitió a los investigadores seguir el movimiento específico de cada hormiga.

Una semana después Stroeymeyt colocó un segundo nido desconocido en el territorio y destruyó su casa original. Aunque algunas hormigas empezaron a correr por todas partes al azar, algunas pocas que ya habían explorado el nido alternativo fueron directamente hacia él.

Estas hormigas luego rápidamente volvieron al nido destruido a reclutar seguidores. Ellas repitieron el proceso hasta que hubieron las suficientes como para reubicar a toda la colonia.

La mayoría de estudios de cómo las hormigas encuentran nuevos nidos usa colonias no familiarizadas con el nuevo territorio, y asumen que todas las obreras siguen las mismas reglas. Pero esto no es realista, y como modelo para auto-organización y toma de decisiones distribuida - hormigas han inspirado varias formas de coordinación de tráfico, desde autos hasta datos- esto no parece ser óptimamente eficiente.

"Esto comienza a cambiar como pensamos acerca de la auto-organización", dijo Nicola Plowes, un ecologista del comportamiento y especialista en hormigas de la Universidad estatal de Arizona, quien no estaba involucrado en la investigación. "Individuos informados tomando esas decisiones provocan un proceso que es más eficiente que un simple sitema homogeneo auto-organizado"

Plowes cree que los hallazgos serán interesantes para técnicos y matemáticos que usan algoritmos basados en insectos.

"El aeropuerto internacional de Sky Harbor, por ejemplo, usa algoritmos basados en hormigas para el transporte de equipaje", dijo ella.

"Sabemos que incorporaando individuos informados podemos hacer que las cosas funcionen mejor y más rápido."

• Abstract del paper [English / Journal of Experimental Biology]


• Material adicional del paper (pdf) [English / tomado de Journal of Experimental Biology]

Artículo tomado de WIRED SCIENCE

TRADUCCIÓN DE ABSTRACT

En la auto-organización subyacen varios procesos colectivos en un gran grupo de animales donde emergen patrones coordinados y actividades a nivel de grupo a partir de interacciones locales entre sus miembros. Aunque recientemente se ha reconocido la importancia de la atuación de individuos claves en ciertos procesos colectivos, es ampliamente creido que decisiones de auto-organización son igualmente compartidas entre todos o un subconjunto de individuos que actúan como tomadores de decisión, a menos que existan conflictos significativos de intereses entre todos los miembros del grupo. Aquí mostramos que ciertos individuos son desproporcionadamente influyentes en las decisiones de auto-organización en un sistema donde todos los individuos comparten los mismos intereses : la selección de un nido para hormigas Temnothorax albipennis. Obreras que visitaron un buen nido disponible antes de su emigración (nido conocido) memorizaron su ubicación, y luego usaron su memoria para navegar eficientemente y encontrar este nido más rápido que através de exploración aleatoria. Adicionalmente estas hormigas obreras confiaban en su información privada para agilizar decisiones individuales sobre el nido conocido. Esto confirió un sesgo a favor de nidos conocidos sobre nidos nuevos durante la emigración. Obreras informadas mostraron tener un porcentaje tanto de reclutamiento como de transporte hacia el nido significativamente más alto que obreras ingenuas. Esto sugiere que fueron las principales determinadoras de la preferencia colectiva por nidos conocidos, y esto contribuyó bastante a mejorar la performance colectiva. En general estos resultados indican que las decisiones de auto-organización no son siempre equitativamente compartidas por todos los tomadores de decisión, aún en sistemas donde no hay conflictos de interés. Grupos de animales pueden, en cambio, beneficiarse del conocimiento de individuos bien informados que actúan como líderes en decisiones.

Traducción de artículo WIRED y abstract: blogfiisuni

Inteligencia Artificial y Cibernética

Es un lugar común escuchar el uso del término "cibernética" como equivalente de "aquel hecho informático en un entorno de computadoras y robots", por desgracia esta aberración no es exclusiva del hablar del ciudadano común y corriente poco informado, sino que ha alcanzado un alarmante uso generalizado entre académicos y profesionales de disciplinas relacionadas a ella.

Hace un tiempo escribimos un post sobre la definición de Cibernética , ahora , a modo de ejemplo y divulgación quisiéramos referirnos al tema de la Inteligencia Artificial y la Cibernética.

Para muchos estas dos disciplinas son muy afines, pero eso es sólo una apariencia,la utilización de algunos mecanismos cibernéticos en la Inteligencia Artificial de ningún modo la hacen Cibernética, pues ésta como disciplina tiene sus propios fundamentos.

De hecho, a manera de anécdota, cuando Humberto Maturana, respetado cibernetista, co-creador junto a Francisco Varela del concepto de "Autopoiesis", estuvo en los laboratorios de Inteligencia Artificial del MIT en los albores de esta disciplina, donde se aplicaban y discutían los postulados fundamentales de la Inteligencia Artificial, este salió bastante desilusionado por el mecanicismo reinante, él, biólogo de formación y cibernetista en ciernes, notaba serias complicaciones para el éxito e la Inteligencia Artificial fundada en dichos postulados. Tiempo después la Inteligencia Artificial tuvo un apogeo muy grande (mucho más del que nunca ha tenido la Cibernética) pero eventualmente a fines de los 80 y comienzos de los 90 se topo contra las dudas que ya había previsto, no sólo Humberto, sino muchos otros cibernetistas.

Para aclarar un poco el tema revisemos un resumen de los postulados principales de ambas disciplinas

(c) Paul Pangaro 1990 - traducción blogfiisuni

Podríamos intentar resumir diciendo que la Inteligencia Artificial es más "realista" en el sentido en que cree en una realidad objetiva, la cual tiene que descubrir, en cambio la Cibernética es más bien "constructivista", pues co-construye la realidad en una dinámica de relación y adaptatividad. Las implicaciones de estas diferencias son muy grandes.

Teniendo en cuenta lo antes mencionado podríamos notar que la Teoría del Caos, por ejemplo, se acopla mejor con un enfoque cibernético que con uno de inteligencia artificial. Por otro lado se nota también el espectro generalizable más amplio de la Cibernética, cuyos principios bien pueden ser aplicados, como de hecho lo es, a organizaciones sociales.

En ese contexto mostramos 2 videos que ya publicamos con anterioridad.

El primero contiene una explicación de la "crisis financiera mundial"

Este otro es de un robot llamado AMOS que fue construido tomando en cuenta no los postulados de la Inteligencia Artificial sino los de la Teoría del Caos, este un robot que puede moverse como un insecto, ali­men­tado por un cir­cuito sen­cillo es capaz de generar muchos com­por­tamien­tos com­ple­jos. El cir­cuito emplea la idea del teoría del caos de que los sis­temas son muy sen­si­bles a pequeños cam­bios, los cuales pueden ráp­i­da­mente ser mag­nifi­ca­dos. EL robot puede usar su cir­cuito sim­ple para respon­der a la luz y el sonido, sacar el pie de un agu­jero, o huir de obstácu­los lan­za­dos a su paso.

Cibernética

Tomado de la Enciclopedia de Teoría de Sistemas y Cibernética. (Charles Francois)

1. “Campo de control y comunicación en los animales y las máquinas” (N. Wiener 1948 p.11)

La visión original de Wiener es de hecho bastante mecanicista y corresponde a lo que será conocido como primera cibernética o cibernética de primer orden.

2. “El estudio de los sistemas que están abiertos a la energía pero cerrados a la información y control -sistemas que están apretados de información-“ (W. R. Ashby 1956 p.5).

La visión de Ashby es muy cercana a la de Wiener: “La cibernética trata con todas las formas de comportamiento en cuanto ellas son regulares, determinadas, o reproducibles... Lo que la cibernética ofrece es un marco de trabajo sobre el cual todas las máquinas individuales pueden ser ordenadas, relacionadas y estudiadas” (p.2)

El punto de vista de Wiener, y en menor medida el de Ashby, tienen resistencias considerables de parte delos investigadores de ciencias humanas.

Ashby mismo sin embargo escribió también: “La cibernética no estudia cosas sino modos de comportamiento. No pregunta ¿qué es esto? sino ¿qué hace esto?...la materialidad es irrelevante así como la tenencia o no de las leyes ordinarias de la física”. (1956 p.1)

Y además: “La cibernética no está condicionada por ser derivada de otras ramas de la ciencia. La cibernética tiene sus propios fundamentos.” (Ibíd.).

Cibernetistas alemanes prefirieron, por lo menos hasta 1970, definiciones más formales como puede apreciarse en las siguientes 4 definiciones:

3. “Ciencia de las estructuras de la información en dominios técnicos y no técnicos” (básicamente relacionados con tratamiento de datos) (Steinbuch 1955 p.325).

4. “Teoría y técnica de sistemas la cual transforma mensajes” (Frank 1959 p.30)

5. “Tratamiento matemático y constructivo de sistemas, funciones y relaciones generales” (von Cube 1967 p.11-16)

6. “La teoría de la ínter-conectividad de posibles sistemas auto-regulados con sus subsistemas” (Klaus 1965).

El cibernetista ruso Glushkov propuso en 1966 un concepto técnico bastante similar de cibernética:

7. “La teoría general de la transmisión de la información y... la teoría y principios de la construcción de las varias transformaciones de la información.” (1966)

Glushkov incluyo en su libro teorías de algoritmos, autómatas discretos, sistemas auto-organizados, lógica matemática. V. G. Drozin observó que: “…sus postulados traslapaban algunas cosas que la ciencia de la computación estaba enseñando en nuestro país (i.e. US) (1976 p.30)

8. “Disciplina que estudia regulaciones y comunicaciones en seres vivos y máquinas hechas por el hombre” (J. de Rosnay 1975 p.33)

Muy significativamente de Rosnay usa la palabra “regulación” y no “control” usada por Wiener. Como biólogo él está más acostumbrado al aspecto no intencionado de la regulación. Esto se ve mejor si uno recuerda que biólogos, psicólogos y sociólogos reaccionaron negativamente a los “controles” cibernéticos, que ellos consideraban un reduccionismo mecanicista, tentado , lo que es más, a inducir posibles manipulaciones a comportamiento humano (y animal).

Por otro lado de Rosnay añade: “Una definición más filosófica dada por L. Couffignal en 1958, ve la cibernética como: “El arte de asegurar la eficacia en la acción”. La palabra cibernética fue reinventada por Wiener en 1948 de la palabra griega “kubernetes” que significa “piloto” o “timón”. Uno de los primeros mecanismos cibernéticos de regulación en la máquina de vapor inventada por Watt y Boulton en 1788 fue llamado “gobernador”... La cibernética tiene así la misma raíz que “gobierno”: El arte de administrar y dirigir sistemas altamente complejos. (Ibíd.)

A partir de 1960 empezó a emerger una visión de la cibernética menos mecanicista con Stafford Beer, G. Pastk, H. von Foerster, M. Maruyama, H. Maturana y otros investigadores.

De acuerdo con Stafford Beer...”La cibernética estudia el flujo de información alrededor de un sistema y la manera como esta información es usada como un medio para regularse a sí misma. Esto funciona indiferentemente para seres animados o inanimados. La cibernética es una ciencia interdisciplinaria, en deuda tanto con la biología como con la física, tanto con el estudio del cerebro como con el estudio de las computadoras, y además muy en deuda con los lenguajes formales de la ciencia por proveer herramientas con las cuales el comportamiento de todos los sistemas puede ser descrito objetivamente” (1966 p.254)

Uno se pregunta si Beer actualmente usaría a palabra “objetivamente” debido a que ahora es generalmente admitido que el conocimiento científico puede ser falseado (Popper) y resulta de un proceso consensual a través de la conversación (Pask). Por supuesto y no obstante, aún podemos postular sin correr riesgos la existencia de una realidad objetiva , y todo esto no dañaría la utilidad de los modelos cibernéticos.

Luego Beer añade: “La cibernética es precisamente sobre la organización- para este es el medio sobre el cual se ejercita el control. Por lo tanto la cibernética puede además ser definida, como lo ha sido por ciertos escritores rusos, como la ciencia de la organización efectiva” (Ibíd. p.425)

En cualquier caso la visión de Beer no es mecanicista “La cibernética comienza cuando las posibilidades de la algoritmización de los sistemas de control termina” (Citado por Drozin 1976 p.28)

De acuerdo con Krippendorff: “En la cibernética las teorías descansan sobre 4 postulados básicos: variedad, circularidad, proceso y observación” (1986 p.20)

Como señaló este autor la variedad está muy relacionada a información, comunicación y control; circularidad es un resultado necesario de la retroalimentación , y la lleva ala autopoiesis; procesos vienen de retroalimentación, comunicación, regulación y control; y observación es la condición básica para la toma de decisiones y el control.

¿QUÉ ES LA REALIDAD? -cibernética de segundo orden-...conversando con Humberto Maturana

Humberto, hablamos de los sentidos, yo te toco, te veo , te voy a escuchar, pero los sentidos se encadenan con una serie de cosas que son por ejemplo el estado de ánimo con que tu estás sentado acá, las emociones. ¿Cuál es el rol global de nuestros sentidos?, ¿podemos hablar de sentidos, llamémoslo así, solos, aislados del contexto emocional?, ¿qué se une allí?

Los sentidos en verdad tú no los puedes mirar aislados de nada en relación al organismo. El ser vivo tiene un espacio de existencia doble; por un lado está esta cosa relacional, y por otro lado esta cosa interna; los sentidos pertenecen aquí a esta frontera, en el encuentro en el espacio relacional, y tienen que ver, o constituyen más bien, las dimensiones de encuentro, estos famosos cinco sentidos son cinco dimensiones de encuentro: el tacto, el olfato, el oido,la visión, y por lo tanto tienen que ver con el espacio que el organismo vive, el espacio relacional que el ser vivo vive, pero en este encuentro en su espacio relacional es donde se da el vivir, y ese vivir tiene un caracter u otro según la dinámica relacional que corresponde, y alli es donde aparecen las emociones, y hay un juego continuo de lo que pasa en la relación con lo que pasa en el interior en esta otra dimensión de existencia que es la fisiología, así que los sentidos corresponden a esta interfase de encuentro.

¿Entonces dirías tú que nosotros vivimos de alguna manera en esa frontera?

No casi, yo diría que nosotros, nosotros seres humanos en este caso en particular, no vivimos en la frontera sino que en el encuentro mismo, pero esta frontera es fundamental porque define la naturaleza de los encuentros posibles, en términos de las dimensiones, o más bien las dimensiones de los encuentros posibles; y eso es bien intersante porque cada vez que tú generas una dimensión de encuentro nueva es como si hubieses generado un nuevo sentido, una nueva sensorialidad.

Si yo con mis sentidos percibo cosas, están mis emociones detrás, ¿qué es lo qué es la realidad en ese caso? ¿cómo podríamos decir qué es la realidad? ¿hay un concepto de realidad, o incluso la pregunta no tiene sentido?

La pregunta tiene sentido; claro, tú la formulaste de la siguiente manera: Si yo con los sentidos, con la sensorialidad, percibo cosas, entonces aparece este mundo de las cosas y uno puede preguntarte por la realidad. Pero lo que pasa es que tú con la sensorialidad no percibes cosas, sino que las cosas van a surgir en la relación. Entonces es como si tuviéramos estos dos entes, nosotros los observadores vemos estos dos entes, el organismo y el medio, pero el organismo no ve el medio como nosotros observadores externos lo vemos, porque opera en su dinámica fisiológca interna, casi como un remolino encerrado en sí mismo, con dimensiones de encuentro posibles con el medio, entonces, cuando se realizan estos encuentros esta el fluir de las interacciones del organismo con el medio, con las circunstancias, y allí es donde se da el vivir , alli es donde nosotros somos.

Y allí hablamos de realidad

Allí hablamos de realidad, en este encuentro, un modo de explicar lo que nos pasa en este encuentro. Es bien interesante porque en el fondo lo que estoy diciendo es que los seres vivos en general, y nosotros en particular, tenemos esta doble existencia, una existencia fisiológica, de la cual ciertamente nunca nos damos cuenta,o rara vez, salvo que estemos enfermos; y una existencia relacional que es donde ocurre este darnos cuenta como seres humanos.

Cuando tenemos esa relación con el otro...

Cuando tenemos esa relación con el otro, o con las circunstancias.