Seiscientas hormigas prueban la microgravedad en la Estación Espacial Internacional

La profesora Deborah Gordon de la Universidad de Stanford envió recientemente cientos de hormigas a la Estación Espacial Internacional en órbita. Estudiando cómo ajustan las hormigas su comportamiento para hacer frente a las condiciones de gravedad casi cero, los científicos podrían mejorar los algoritmos de los robots autónomos para buscar sobrevivientes en escenarios de desastre

Varios cientos de hormigas han ido audazmente donde no las hormigas nunca han ido antes: la Estación Espacial Internacional, muy arriba sobre la Tierra.

El pasado domingo, un cohete de suministro no tripulado entregó 600 pequeñas hormigas negras comunes a la EEI. Su llegada marcó el inicio de un experimento diseñado por Deborah Gordon , profesora de biología en Stanford, para determinar cómo las hormigas, en estos ambientes exóticos, adaptan los algoritmos innatos que modulan su comportamiento grupal.

Analizando cómo las hormigas exploran estas áreas en condiciones de microgravedad, los científicos podrían desarrollar un software que permita a los robots autónomos coordinar las búsquedas cuando se interrumpen sus sistemas de radio

La información que Gordon y sus colegas deduzcan de la conducta de las hormigas tiene el potencial de ayudar a entender cómo responden otros grupos, como la búsqueda con robots, a situaciones difíciles.

Una colonia de hormigas explora su entorno —ya sea para identificar una amenaza, encontrar comida o hacer el mapa de un nuevo terreno— enviando hormigas obreras a recorrer la zona. Como la mayoría de las hormigas tienen una mala visión, y todas las hormigas dependen del olor, una hormiga tiene que estar cerca de algo para detectarlo. Para complicar aún más las cosas, hay una sola hormiga encargada de coordinar la búsqueda. Así que ¿cómo saben la mejor manera de buscar?

Las hormigas se comunican principalmente por contacto entre sí por el olor y tocándose las antenas. Durante millones de años, las hormigas han desarrollado algoritmos que se basan en la frecuencia con que se producen estas interacciones para determinar cuántas hormigas están en su área y, a partir de eso, cuál es la mejor manera en que deben conducir su búsqueda.

Cuando las interacciones entre las antenas se producen con frecuencia, las hormigas perciben que la zona está densamente poblada, y dan vueltas alrededor en pequeñas recorridas al azar para reunir información firme acerca de su área inmediata.

Si la frecuencia de las interacciones hormiga a hormiga es baja, sin embargo, las hormigas hacen su búsqueda de una manera completamente diferente. En lugar de buscar en círculos pequeños, caminan en las líneas más rectas, renunciando a la minuciosidad a favor de cubrir más terreno.

Esta técnica se conoce como red de búsqueda expandible.

Las hormigas no son los únicos animales que elaboran este tipo de algoritmos. Los seres humanos han desarrollado el mismo tipo de protocolos que regulan cómo las redes de teléfonos celulares transmiten las señales, o cómo una flota de robots autónomos pueden buscar un edificio sin la supervisión de un controlador central.

Al igual que todas las redes, las redes humanas creadas tienen que lidiar con las interrupciones. Por ejemplo, si los robots entren en un edificio en llamas para evaluar los daños o buscar sobrevivientes, llamas, humo y otros elementos podría interferir con las comunicaciones entre los bots y dificultar la búsqueda.

Los científicos están desarrollando soluciones para estas situaciones, pero Gordon dijo que las hormigas ya han encontrado soluciones para condiciones en las que la información no es perfecta.

En el experimento espacial, se soltaron 70 hormigas en cada uno de los varios escenarios pequeños de aproximadamente el tamaño y la forma de un equipo Tablet PC. Los escenarios se dividen en tres secciones, y las cámaras de vídeo rastrean los patrones de búsqueda de las hormigas cuando se lenvantan las barreras que dividen, lo que aumenta el área de búsqueda y por lo tanto disminuye la densidad de las hormigas en el área de desplazamientos.

En la Tierra, dijo Gordon, las hormigas ajustan su comportamiento de búsqueda cuando el lugar se expande pasando de la rutina de búsqueda de pequeños circulos a trazados más rectos, más grandes, ampliando así la red de búsqueda.

Realizar el mismo experimento en microgravedad es una manera de introducir una interferencia que es análoga a la interrupción de radio que los robots pueden experimentar en un edificio en llamas. En microgravedad, las hormigas luchan para caminar, lo cual a su vez altera la capacidad de las hormigas a chocar entre sí y compartir información.

Observando cómo las hormigas espaciales modifican su comportamiento de búsqueda cuando la pérdida de gravedad interfiere con sus interacciones, así como con su capacidad para evaluar la densidad, se podría aportar información a los investigadores sobre cómo diseñar protocolos flexibles similares para los robots y otros dispositivos que se basan en las redes expandibles de búsqueda.

«Hemos ideado maneras de organizar los robots en un edificio en llamas, o cómo una red de telefonía celular puede responder a las interferencias, pero las hormigas han ido evolucionando los algoritmos para hacer esto desde hace 150 millones de años», dijo Gordon. «Aprender acerca de las soluciones de las hormigas podría ayudar a diseñar sistemas de red que resuelvan problemas similares.»

Ahora, Gordon y sus colegas analizarán cuidadosamente los videos de las hormigas en el espacio y los compararán con un experimento de control llevado a cabo en la Tierra para ver cómo la lucha con la microgravedad ha obligado a las hormigas a cambiar su comportamiento de búsqueda.

Además, los investigadores invitarán a algunos estudiantes a replicar el experimento en sus aulas terrestres. A partir de esta primavera boreal, cuando el clima sea más cálido y las hormigas resulten fáciles de recoger fuera, los estudiantes serán capaces de repetir el experimento y escribir sus resultados en una base de datos, algo que, dijo Gordon, podría proporcionar información valiosa.

«Hay 12.000 especies de hormigas, y algunas especies obtienen mejores resultados que otras en este experimento», dijo Gordon. «Por ejemplo, las hormigas invasoras encuentran su camino en nuestras cocinas porque son muy buenas en la búsqueda. Comparando los resultados de los datos de los estudiantes permitirá que veamos diferentes estrategias de búsqueda de las hormigas en diferentes lugares de la Tierra.»

Las hormigas vivirán el resto de sus días en la estación espacial. Mientras tanto, los astronautas no deben temer una plaga: sólo se enviaron hormigas obreras estériles en esta misión.

Fuente: Stanford News. Aportado por Eduardo J. Carletti

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