Inteligencia física para escapar de la cárcel: las hormigas y los robots se parecen más de lo que crees

Tienen la desventaja de su tamaño o, más bien, el estigma, pues a ojos de animales más grandes como los propios seres humanos, las hormigas resultan seres prescindibles. Nos apuramos a acabar con ellas de la manera que sea, pero no las queremos a nuestro alrededor (aunque pensar en una realidad sin ninguna de ellas, en realidad, resulta imposible), las miramos con desprecio en el caso de que nos atrevamos a mirarlas. Qué horror, pensamos, tan diminutas y tan astutas, todo lo que a nuestra mente podría sobrepasarle. Porque la mente humana, en el fondo, sabe bien que las hormigas son animales extraordinarios. ¿Tal vez tanto enfrentamiento solo sea fruto de la envidia?

Estos pequeños insectos pueden realizar tareas realmente complejas, como construir espacios que habitar con la complejidad añadida de la seguridad que requieren (porque su tamaño las sitúa como presas fáciles, y ellas no quieren ser eso). Juntas, además, son auténticas reinas de la organización para la búsqueda de alimento y la defensa.

TE PUEDE INTERESAR

Las hormigas y las neuronas humanas se parecen más de lo que crees, según la ciencia

ACyV

Con sus dinámicas grupales han dejado boquiabiertos a todo ese mundo inmenso que las rodea y que querría acabar con ellas. Con sus patrones de comportamiento como referencia, los investigadores de Harvard han diseñado recientemente un equipo de robots relativamente simples que, sin embargo, pueden trabajar colectivamente para realizar numerosas tareas utilizando solo unos pocos parámetros básicos.

El poder de sus antenas

Para ello, comenzaron estudiando cómo las hormigas carpinteras negras trabajan juntas para excavar y escapar de una especie de prisión. Esta especie de hormiga resulta un invasor común en muchos hogares, especialmente en Estados Unidos. No obstante, en su habitad natural, ayudan en la descomposición de árboles muertos, anidando en sus troncos y tocones huecos.

Como ya analizaron en 2016 biólogos de la Facultad de Biociencias de la Universidad de Melbourne, las hormigas dependen principalmente de sus antenas para interactuar con el medio ambiente y otras hormigas, un proceso que denominan "antenación". Esta vez, los investigadores observaron que las hormigas se congregan espontáneamente alrededor de las áreas donde interactúan con más frecuencia.

"Al principio, las hormigas dentro del área habilitada para su estudio se movían al azar, comunicándose a través de sus antenas antes de que comenzaran a trabajar juntas para intentar escapar de dicho espacio", explica al respecto S. Ganga Prasath, becario postdoctoral en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard y uno de los autores principales de este artículo publicado en la revista ELife.

Cooperación para sobrevivir

A partir de estas observaciones, el equipo identificó dos parámetros relevantes para comprender la tarea de excavación de las hormigas, la fuerza de la cooperación colectiva y la tasa de excavación. Mediante simulaciones numéricas de modelos matemáticos que codifican sus parámetros, han podido mostrar que estos insectos pueden excavar con éxito solo cuando cooperan entre sí con la fuerza suficiente. Es decir, nada mejor que las hormigas para explicarnos por qué también los seres humanos somos animales sociales.

Como con el hecho parece no bastar, decidieron construir hormigas robóticas, apodadas RAnts, para ver si podían trabajar juntas de manera similar a las naturales. Así, por ejemplo, en lugar de feromonas químicas, los RAnts utilizan "fotormonas" o campos de luz que dejan atrás los RAnts itinerantes que imitan los campos de feromonas o la antena de las hormigas.

Se programaron solo a través de reglas locales simples: seguir el gradiente del campo de fotoromonas, evitar otros robots en los que la densidad de fotoromonas era alta y recoger obstáculos donde la densidad de fotoromonas era alta y dejarlos caer donde la fotoromona era baja. Estas tres reglas permitieron a los RAnts escapar rápidamente de su confinamiento y, lo que es más importante, también permitieron a los investigadores explorar regiones de comportamiento que eran más difíciles de detectar con hormigas reales.

Una forma de investigar con mucho futuro

De esta forma, como recuerda Prasath, "mostramos cómo la realización cooperativa de tareas puede surgir de reglas simples y reglas de comportamiento similares que se pueden aplicar para resolver otros problemas complejos como la construcción, la búsqueda y el rescate y la defensa".

Con todo ello, L. Mahadevan, profesor de Matemáticas Aplicadas en Biología Orgánica y Evolutiva, y Física, y autor principal del artículo, destaca de esta forma de investigación que "combinar experimentos de laboratorio, teoría y mimetismo robótico destaca el papel de un entorno maleable como canal de comunicación, mediante el cual las señales que se refuerzan a sí mismas conducen al surgimiento de la cooperación y, por lo tanto, a la solución de problemas complejos. Incluso sin representación global, la planificación u optimización, la interacción entre las reglas locales simples a nivel individual y la física incorporada del colectivo conduce a un comportamiento inteligente y, por lo tanto, es probable que sea relevante de manera más amplia".

Su objetivo ahora es continuar en dicha línea con "un interés permanente en la comprensión de la dinámica colectiva de los insectos sociales como las termitas y las abejas, especialmente cómo estos insectos pueden manipular el medio ambiente para crear arquitecturas funcionales complejas".