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

Teorizar lo abstracto...¿Por qué no hay elefantes rosados que se alimentan de hormigas peludas inteligentes?

Este miércoles 19 de Setiembre se presentará el libro del PhD John Earls: "Introducción a la teoría de los sistemas complejos". Un trabajo que busca integrar el discurso científico en una lengua franca que facilite el diálogo interdisciplinario.

A propósito transcribo un artículo publicado en el "Punto Edu" (Boletín semanal de la PUCP)

Diego Fernández Stöll

John Earls estudió Física en la Universidad de New South Wales en Australia, luego Antropología en la Universidad de Huamanga. Su más reciente publicación, editada por el Instituto de Estudios Ambientales de la PUCP (IDEA), incluye la más convincente explicación de cómo los sistemas generan restricciones que operan desde la formación de galaxias hasta, por ejemplo, la prohibición del incesto.

"Gran parte del problema es la no existencia de una lengua común, de cómo comunicar ideas entre las ciencias, y este fue el primer gran desafío. Cómo saber que están hablando de la misma cosa, porque en cada disciplina las palabras cambian. Está teniendo más éxito modelar complejas situaciones en condiciones de alta incertidumbre, que es como funciona el mundo, que en los modelos lineales, tradicionales, porque se toma en cuenta el azar. Todos los agentes son heterogéneos entre sí, no se componen de grandes promedios, ya que cada uno tiene su modo de ser. Esto no significa que la cosa va a ser puramente caótica. Y bueno, la ciencia del caos es una de las entradas a todo esto: la teoría del caos parte de la complejidad", reflexiona sesudamente el autor.

De lo simple a lo complejo
La aparente simplicidad de un helecho es quizás la mejor forma de acercarnos a la teoría de la complejidad. Como muchas otras figuras que observamos de la naturaleza, esta es imposible de describir mediante geometría euclidiana tradicional. Entes tan disímiles como un brócoli o un copo de nieve presentan los mismos principios de organización a diferentes escalas del sistema, es decir, responden a leyes de potencia o autosimilaridad. Para describir este tipo de figuras, el matemático polaco Benoit Mandelbrot propuso el término "fractal", del latin tractus, "quebrado".

Los fenómenos, que se pueden analizar a partir de un modelo fractal, son tan diversos como las formas de las montañas, el sistema circulatorio, la estructura de las plantas y la bolsa de valores; es decir, prácticamente todo. Al mismo tiempo, el universo parece presentar una organización evolutiva relativamente ordenada, dadas todas las posibles combinaciones que podrían existir. Aquí es donde el autor llega a una pregunta clave: "¿Por qué no hay elefantes rosados que se alimentan de hormigas peludas inteligentes?".

Y es que nuestro universo consiste en nada menos que un sistema complejo autoorganizado, sin fuerzas externas que actúen sobre él. Las restricciones, que este sistema genera al autoorganizarse, se pueden observar en múltiples niveles, tanto en el origen de la vida como en el orígen mismo de la cultura. De esta manera, Earls señala que "hay un montón de problemas en la ciencia que se resisten a un análisis puro y la comprensión mediante la ciencia clásica". La suya es una teoría innovadora que trata de probar que todas las cosas guardan una relación entre sí, pues en el aparente caos, existe un orden oculto.