Las hormigas y la programación lineal

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El método para lograr el mejor resultado, como puede ser el mejor beneficio o el menor costo, dentro de un modelo matemático, donde los requisitos están representados por relaciones lineales, es decir estamos hablando de una optimización matemática; todo esto de acuerdo a la enciclopedia Wikipedia.

En este sentido, ya hemos hablado de la ingeniería matemática de las termitas, replicada en robots que construyen estructuras al combinar ciertos bloques magnéticos, en una red tridimensional, con reglas simples como: “avanza hacia delante”, “avanza hacia atrás”, “coloca un bloque”, “sube un bloque”, “desciende de un bloque”; aclarando aquí que los robots no pueden quitar bloques y cuando no pueden colocar uno, porque otro ya se encuentra en ese lugar, deben entonces seguir su rutina hasta alcanzar el objetivo deseado en su programación. Según lo descrito en el artículo: “Replicando la ingeniería de las termitas”, publicado en http://economiadelasideas.mx/?p=1790

Hablando del caso de las hormigas y de acuerdo a lo leído en el libro: “The Superorganism”, de Bert Hölldobler y E.O. Wilson, se ha descubierto que existe un programa de epigénesis (según la Real Academia Española, es la doctrina según la cual los rasgos que caracterizan a un ser vivo se configuran en el curso del desarrollo, sin estar preformados en el huevo fecundado), el cual es una especie de manual operativo, molecular y orgánico, por medio del que una colonia se ensambla.

Buscando una descripción de este proceso, como lo señala Hölldobler y Wilson, diversos biólogos encuentran útil el extrapolar el lenguaje de la naturaleza con el de las ciencias computacionales. Es decir, los pasos del programa, tanto en los insectos como en las máquinas, son vislumbrados como secuencias de decisión, reglas o en términos biológicos, reglas epigenéticas.

Continuando con Hölldobler y Wilson, ese programa se despliega en forma lineal, explicando que conforme cada punto de decisión binaria es alcanzado, cada miembro de la colonia, procederá hacia cierto camino “x” o “y”, hasta encontrar el siguiente punto de decisión o el final de cierta secuencia de instrucciones. Es importante remarcar, según los estudios de estos investigadores de insectos, que el tiempo transcurrido entre un punto de decisión a otro, puede durar semanas, como sucede en la especialización de las castas, o también puede durar segundos, como en el reconocimiento de compañeros de nido.

Prosiguen los investigadores comentando que una secuencia completa de puntos de decisión, misma que produce una casta, un producto o alguna respuesta de comportamiento, se denomina: algoritmo. Aunado a esto, de acuerdo a Hölldobler y Wilson, el progreso de un punto de decisión a otro es análogo a la programación lineal dentro del diseño de la ciencia computacional. Es decir, ellos argumentan, cada hormiga desempeña una labor de acuerdo a su casta y a su edad; además cada insecto, en decisión por decisión, responde a aquellos estímulos para los que su sistema nervioso y sensorial fueron programados.

Aunque cabe señalar, de acuerdo a Hölldobler y Wilson, que cada hormiga de una casta no es simplemente un autómata; pues este insecto es capaz de modificar su respuesta y comportamiento, dependiendo de los estímulos que recibe, apoyado en su experiencia previa. Estamos hablando, según estos investigadores, que cada insecto social está también programado para cambiar entre algoritmos, ligado esto a su casta y sus conocimientos personales. Entonces pueden cambiar de ruta, identificando la diferencia entre aquello que es importante versus lo urgente.

En este tenor, es común pensar, como lo señalan estos científicos, que cientos o miles de hormigas de esa colonia operando de forma autónoma, puede parecer a simple vista como una radiografía del caos. Sin embargo, en esa operatividad simultánea de algoritmos, surge la emergencia y la autoorganización para guiar a cada hormiga en la aparente confusión del nido, funcionando como un solo organismo o superorganismo.

Para explicar este orden, Hölldobler y Wilson comentan que la selección natural, a nivel de la colonia, crea algoritmos para maximizar un orden eficiente, donde los genes prescriben esos algoritmos, que guían a las hormigas en su comportamiento e intercambio de señales químicas. En teoría, como lo expresan estos estudiosos en la materia, el poder de simples algoritmos produce patrones precisos y elaborados, permitiendo así que estas criaturas, con pequeños cerebros, sean capaces de crear sociedades complejas.

Por último, es importante recordar, como lo dicen tanto Hölldobler y Wilson, que desde la perspectiva matemática, las reglas de decisión más simples pueden producir juegos enormemente variables de elección. Tan simple como un juego de “tres en línea” (tic tac toe en inglés) o “gato”, que genera más de 362,880 posibles juegos y para el caso de un juego de ajedrez, con la regla de 50 movimientos, puede arrojar más caminos que los átomos en el universo visible.

Gracias a estas investigaciones, podemos vislumbrar parte de los cimientos que forman una colonia de hormigas, como un superorganismo.

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