{"id":144214,"date":"2014-03-20T13:53:16","date_gmt":"2014-03-20T12:53:16","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/?p=144214"},"modified":"2014-03-20T13:53:16","modified_gmt":"2014-03-20T12:53:16","slug":"busqueda-de-alimento-hormigas-rutas-optimas-caminos-aleatorios-robotica-de-enjambres","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/2014\/03\/20\/144214","title":{"rendered":"B\u00fasqueda de alimento, hormigas, rutas \u00f3ptimas, caminos aleatorios, rob\u00f3tica de enjambres."},"content":{"rendered":"

Existen una multitud de\u00a0tipos de especies de hormigas<\/strong> <\/span>distintas. No obstante, muchas de ellas, al salir del hormiguero, a la b\u00fasqueda de alimentos ramifican \u00a0jer\u00e1rquicamente sus caminos siguiendo aproximadamente las mismas leyes de ramificaci\u00f3n que las ramas y ra\u00edces de los \u00e1rboles, cuencas de drenaje y un sinf\u00edn de estructuras naturales m\u00e1s<\/strong><\/span>. Lo mismo dicen que ocurre en los motores de nuestras b\u00fasquedas en Internet cuando deseamos obtener informaci\u00f3n. Hablamos pues de estructuras fractales<\/strong><\/span>, de las que os hemos informado en multitud de ocasiones (ver nuestra categor\u00eda \u201cDiversidad, Complejidad y Fractales<\/a>\u201d). Tal tipo de patrones resultan ser \u00f3ptimos en una enorme variedad de circunstancias. Ya conjetur\u00e9<\/strong>\u00a0<\/span>hace tiempo, que tal optimizaci\u00f3n se alcanza cuando la estructura can\u00f3nica del sistema atesora \u201cde alg\u00fan modo\u201d una fuente y\/o un receptor<\/strong>. Por ejemplo<\/strong><\/span>, en el caso de las cuencas de drenaje (fluviales), el agua de la atm\u00f3sfera que precipita sobre tierra firme, alcanza el mar lo m\u00e1s ra\u00eddamente posible, justamente creando estas ramificaciones, pudiendo\u00a0considerarse al oc\u00e9ano\u00a0como su receptor\/emisor. \u00a0Si nos atenemos a la configuraci\u00f3n de nuestro sistema vascular (por no hablar del bronquial)\u2026. \u00a1M\u00e1s de lo mismo!. El coraz\u00f3n (emisor\/receptor) impele la sangre para que las arterias las hagan llegar a todas las partes del organismo, mientras el venoso, con la misma geometr\u00eda la devuelve al receptor. Y as\u00ed se explora, explota, alimenta, informa etc., a todo el sistema lo m\u00e1s r\u00e1pidamente posible<\/strong><\/span>. Tambi\u00e9n os comentamos que lo mismo ocurre con las taxonom\u00edas jer\u00e1rquicas<\/strong><\/span>, siendo nuestro cerebro, nuevamente el receptor.<\/p>\n

\"leyes-de-jorton-complejidad-wikipedia\"<\/p>\n

Leyes de Horton para las cuencas de drenaje: Estructura fractal Fuente Wikipedia<\/a><\/p>\n

Empero aqu\u00ed debemos tener en cuenta un aspecto epistemol\u00f3gico \u00a0que suele pasarse por alto en la mayor parte de las indagaciones cient\u00edficas. En filosof\u00eda de la ciencia se discierne entre leyes y teor\u00edas de alto y bajo nivel<\/span><\/strong><\/span>, sin que tales calificativos nos informen de que unas son mejor que otras. \u00a1Me explico! Las denominadas de bajo nivel atienden a <\/strong><\/span>detectar patrones que puedan explicarse haciendo uso de informaci\u00f3n e inferencias que son explicadas bajo \u00f3pticas pr\u00f3ximas a las procesos f\u00edsicos y qu\u00edmicos directamente implicados en la estructura y din\u00e1mica del objeto de estudio. Por el contrario, las de \u201calto nivel\u201d<\/span><\/strong> (de abstracci\u00f3n) identifican y agrupan patrones<\/strong> <\/span>(espaciales y\/o temporales) de naturaleza muy dispar,\u00a0que<\/strong> <\/span>acaecen en muchos objetos\/procesos de naturaleza distinta, demostrando que aquellas regularidades y leyes de bajo nivel que la explican son conformes, de alg\u00fan modo, con otras de car\u00e1cter m\u00e1s general<\/strong><\/span>. En la mayor\u00eda de los casos, las leyes de nivel m\u00e1s \u201caltas\u201d son las que proceden de la f\u00edsica. Pues bien, las estructuras fractales o multifractales son manifestaciones de una din\u00e1mica no lineal y sistemas complejos.<\/p>\n

\"leyes-fractales-hormigas-comportamiento-colectivo\"<\/p>\n

Hormigas comportamiento colectivo y estructuras\u00a0 fractales. Fuente: Welcome to the Collective Behavior group<\/a><\/p>\n

La primera noticia que os ofrecemos hoy da cuenta de c\u00f3mo unos investigadores han demostrado que la \u00a0rob\u00f3tica de enjambres<\/a>, aplicada a indagar como en estos superorganismos sociales, denominados hormiguero<\/strong>s<\/span> (emisor\/receptor), sus individuos encargados en la b\u00fasqueda de alimentos<\/strong> <\/span>para la colonia optimizan la exploraci\u00f3n del territorio haciendo uso de geometr\u00edas semejantes<\/strong><\/span> a las ya indicadas previamente. En otras palabras, que cuando los insectos salen en el hormiguero tienden a<\/span> r<\/strong>amificar sus caminos una y otra vez, en busca de alimento de un modo fractal<\/span>.<\/strong> Finalmente os mostramos otra noticia, muy divulgativa, que al hablar de la\u00a0 geometr\u00eda de los rayos<\/strong> <\/span>(\u00a1si los rayos tambi\u00e9n!), como sus huellas en el suelo, es decir los<\/span> <\/strong>Rayos Congelados en el Suelo (Las Fulguritas o Piedras de Dios)<\/a> obedece a un patr\u00f3n fractal. Seguidamente os dejamos los enlaces de varios post anteriores en los que abundamos sobre esta materia. Por qu\u00e9 estas configuraciones y no otras resultan ser optimas en nuestra estructura cuatridimensional de espacio\/tiempo, ya es otro problema para el que la ciencia a\u00fan no ha encontrado respuesta alguna<\/strong><\/span>. Y es que entender las razones subyacentes a leyes muy generales, como las de Newton o Einstein, es mucho m\u00e1s que dif\u00edcil y\/o se nos antoja imposible. \u00a1Se trata de Leyes de la naturaleza<\/strong><\/span>! \u00a0Quede claro que el trabajo basado en la \u00a0rob\u00f3tica de enjambres<\/a> se me antoja muy interesante. Y es que estas propiedades de autoensamblado<\/strong><\/span> tambi\u00e9n dan lugar a comportamientos no lineales t\u00edpicos de los sistemas complejos aunque<\/span><\/strong> no explican la raz\u00f3n de ser de otras configuraciones similares. Se trata pues de leyes de bajo nivel, que no por ello mejores ni peores. Eso s\u00ed, el \u00faltimo fin de la ciencia b\u00e1sica reside \u00a0alcanzar el mayor n\u00famero posible de leyes de alto nivel que den cuenta de la naturaleza del universo<\/span><\/strong>.<\/p>\n

Juan Jos\u00e9 Ib\u00e1\u00f1ez<\/strong><\/span><\/strong><\/p>\n

\"hormigas-caminos-alatorios-fractalkes-bisciences\"<\/strong><\/p>\n

\u00a0Hormigas Caminos aleatorios\u00a0 y estructuras jer\u00e1rquicas<\/a>. Fuente: Active random walkers simulate trunk trail formation by ants, Bioscience. Paper of Frank Schweitzer, Kenneth Lao, and Fereydoon Familya. Published in Volume 41, Issue 3, February 1997, Pages 153\u2013166<\/a><\/p>\n

C\u00f3mo usar un equipo de robots para entender a las hormigas<\/strong><\/a><\/strong><\/h3>\n

Durante a\u00f1os, la manera en que las hormigas trazan sus caminos hasta la comida ha intrigado a los cient\u00edficos. Algunas especies, como la Formica aquilonia<\/em>, de apenas 6 mm, pueden trazar caminos de hasta 200 metros desde la boca del hormiguero hasta la fuente de alimentaci\u00f3n y siguen numerosas <\/strong><\/p>\n

FUENTE | lainformacion.com<\/a> 13\/04\/2013<\/p>\n

La cuesti\u00f3n es: si no tienen sentido de la orientaci\u00f3n ni nociones de geometr\u00eda, \u00bfc\u00f3mo saben las hormigas cu\u00e1l es el trazado correcto y por qu\u00e9 lo siguen sistem\u00e1ticamente?<\/strong><\/p>\n

Para responder a esta pregunta, cient\u00edficos del Centro Nacional para la Investigaci\u00f3n Cient\u00edfica<\/a> de Francia (CNRS) y del Instituto de Tecnolog\u00eda de Nueva Jersey<\/a> han dise\u00f1ado un experimento con unos peque\u00f1os robots <\/strong>del modelo Alice. Estos prototipos, con forma de cubo y programables, fueron creados hace unos a\u00f1os en la Escuela Polit\u00e9cnica Federal de Lausana (Suiza) para estudiar las posibilidades de la rob\u00f3tica en enjambres<\/strong>. O lo que es lo mismo, la capacidad de que grupos de robots se autoorganicen como lo hacen algunos \u00absuperorganismos\u00bb naturales como las colmenas o los hormigueros<\/strong>.<\/p>\n

Para este experimento concreto, publicado hace unos d\u00edas en la revista Plos Computational Biology<\/a>, los investigadores utilizaron un grupo de diez robots Alice sin programas de orientaci\u00f3n, y con dos \u00fanicas capacidades: sortear obst\u00e1culos y trazar un camino de se\u00f1ales luminosas similar al que las hormigas dejan con sus feromonas. Al igual que las hormigas, estos individuos tienen <\/strong>memoria y capacidad de procesamiento limitados, pero pueden seguir el rastro de otros y comunicarse. Y lo que descubrieron es que, al igual que las hormigas, los robots siguen el trazado geom\u00e9trico \u00f3ptimo hasta su objetivo:<\/p>\n

Para seguir su camino, cada robot est\u00e1 siguiendo el trazo de luz que ha dejado el anterior robot y, ante una bifurcaci\u00f3n, sigue aquellas pistas que ofrecen mayor<\/strong> luminosidad. De la misma manera, las hormigas siguen el rastro de feromonas y se ayudan a orientarse gracias a la experiencia de la mayor\u00eda. Si hay dos caminos posibles de A a B, explican los cient\u00edficos, al principio los robots empiezan a usar ambos. Pero como aquellos que toman el camino m\u00e1s corto tardan menos en regresar, la luz que queda en esa zona crece m\u00e1s r\u00e1pido y m\u00e1s robots lo usan m\u00e1s<\/strong>.<\/p>\n

Las hormigas, concluyen los investigadores, no tienen a alguien al mando que dice d\u00f3nde tienen que ir, sino que siguen un mecanismo ‘ciego’ que les permite orientarse espacialmente de la manera m\u00e1s directa y mejor para el grupo<\/strong>.<\/p>\n

\u00a0\u00bf<\/strong>Por qu\u00e9 los rel\u00e1mpagos son fractales<\/strong><\/a>?<\/strong><\/p>\n

\u00abLas nubes no son esferas, las monta\u00f1as no son conos, las costas no son c\u00edrculos y la corteza del \u00e1rbol no es suave, y tampoco viaja el rayo en l\u00ednea recta\u00bb. As\u00ed abre Beno\u00eet Mandelbrot, uno de los genios de la segunda mitad del s. XX, su libro-manifiesto La geometr\u00eda fractal de la naturaleza<\/em>. Mandelbrot formul\u00f3 el concepto de fractal a partir de anteriores intuiciones de otros cient\u00edficos. <\/strong><\/p>\n

FUENTE | ABC Peri\u00f3dico Electr\u00f3nico S.A.<\/a> 20\/04\/2013<\/p>\n

Vemos que si cortamos una coliflor en trozos cada uno de ellos parece una coliflor m\u00e1s peque\u00f1a, que cada trozo de nube parece una nube en peque\u00f1o, o que un pico de una monta\u00f1a parece una monta\u00f1a en miniatura. Este fen\u00f3meno se conoce como autosimilaridad<\/strong>, la parte es similar al todo.<\/p>\n

Al igual que podemos representar un pino con una de sus ramas<\/strong> (pongamos, en la decoraci\u00f3n navide\u00f1a), si nos fijamos en una parte del rayo, \u00e9sta es igual en su aspecto al rayo en su conjunto. Bajo este punto de vista, el rayo es fractal<\/strong>. Un rayo o un rel\u00e1mpago se producen cuando existe un voltaje tal en la atm\u00f3sfera que es capaz de romper la capacidad aislante del aire. Esta ruptura es una especie de ‘grieta’ instant\u00e1nea que surge en el aire, a trav\u00e9s de la cual se abren camino las cargas el\u00e9ctricas. Esta fractura del aire es similar al agua que se abre camino monta\u00f1a abajo o a las ra\u00edces o las ramas de un \u00e1rbol<\/strong>. En este proceso se van formando peque\u00f1as ‘grietas’ o ‘arroyos’ el\u00e9ctricos en el aire, caminos que tienen un comportamiento fractal.<\/strong><\/p>\n

M\u00e1s a\u00fan, cuando se habla de fractales se puede hablar de dimensiones ‘intermedias’: si una recta tiene dimensi\u00f3n 1, un plano tiene dimensi\u00f3n 2, y un cubo tiene dimensi\u00f3n 3, un objeto fractal ‘rellena’ el espacio de manera que se ‘queda’ en una dimensi\u00f3n no entera, con decimales. As\u00ed, igual que se podr\u00eda decir que un br\u00e9col tiene dimensi\u00f3n fractal 2,66 o que la superficie del cerebro humano tiene dimensi\u00f3n 2,79 y los pulmones 2,97, un rayo tiene una dimensi\u00f3n aproximada de 1,5. Y este n\u00famero, mayor que 1, nos muestra que la trayectoria de un rayo rellena m\u00e1s el espacio que la de una curva ordinaria.<\/p>\n

Post previos relacionados con el tema<\/strong><\/span><\/p>\n

Las leyes de Horton y Strahler<\/a><\/p>\n

Taxonom\u00edas Edafol\u00f3gicas y Biol\u00f3gicas: Estructuras Fractales y Multifractales<\/a><\/p>\n

\u00bfEs la Mente Fractal?: Dedicado a Eusebio Sempere<\/a><\/p>\n

Las Leyes Fractales de las Estructuras Superficiales terrestres (Terremotos, Deslizamientos, Avalanchas, Aludes, Lluvias Torrenciales, Inundaciones, etc.)<\/a>.<\/p>\n

Redes en Malla versus Jerarqu\u00edas. Similitudes y Diferencias<\/a><\/p>\n

Biodiversidad, Diversidad de Suelos, Ecolog\u00eda de las Perturbaciones, Estructuras Superficiales Terrestres, Leyes Fractales y la Navaja de Occan<\/a><\/p>\n

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Existen una multitud de\u00a0tipos de especies de hormigas distintas. No obstante, muchas de ellas, al salir del hormiguero, a la b\u00fasqueda de alimentos ramifican \u00a0jer\u00e1rquicamente sus caminos siguiendo aproximadamente las mismas leyes de ramificaci\u00f3n que las ramas y ra\u00edces de los \u00e1rboles, cuencas de drenaje y un sinf\u00edn de estructuras naturales m\u00e1s. Lo mismo dicen que ocurre en los motores de nuestras b\u00fasquedas en Internet cuando deseamos obtener informaci\u00f3n. Hablamos pues de estructuras fractales, de las que os hemos informado en multitud de ocasiones (ver nuestra categor\u00eda \u201cDiversidad, Complejidad y Fractales\u201d). Tal tipo de patrones resultan ser \u00f3ptimos en una\u2026<\/p>\n","protected":false},"author":26,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"ngg_post_thumbnail":0},"categories":[596,13638,586,618],"tags":[20646,20648,47008,47479,20645,47473,20647,47478],"blocksy_meta":{"styles_descriptor":{"styles":{"desktop":"","tablet":"","mobile":""},"google_fonts":[],"version":4}},"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/144214"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/users\/26"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=144214"}],"version-history":[{"count":8,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/144214\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":145342,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/144214\/revisions\/145342"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=144214"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=144214"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=144214"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}