Matemáticas en el IES Virgen de Soterraño: mayo 2015

lunes, 11 de mayo de 2015

Los movimientos de las hormigas esconden patrones matemáticos

Científicos detectan criterios lógicos mesurables en movimientos colectivos de los animales

Cuando las hormigas exploran el territorio en busca de alimento acaban eligiendo unas rutas colectivas que se ajustan a distribuciones estadísticas y de probabilidad. Así lo ha demostrado un equipo de matemáticos tras analizar las trayectorias de una especie de hormiga argentina. Estudios como este se podrían aplicar para coordinar el movimiento de microrobots en, por ejemplo, tareas de limpieza de áreas contaminadas.

Los científicos todavía no han descubierto los mecanismos que explican cómo las bandadas de pájaros, los bancos de peces, las hileras de hormigas u otros sistemas naturales complejos se autoorganizan tan bien en sus movimientos colectivos. Pero ya se registran los primeros avances. Según publica el servicio de noticias científicas Sinc, las primeras conclusiones llegan de estudios que se han centrado en la hormiga argentina ('Linepithema humile'), que se ha convertido en una especie invasora en muchos países, como España, pero es nativa del noreste de Argentina y regiones limítrofes.

Investigadores de España y EEUU publican un estudio en la revista 'Mathematical Biosciences'. Comenzaron observando el comportamiento de las hormigas de forma individual y, posteriormente, de forma colectiva. Registraron todos los movimientos, y a partir de estos experimentos detectaron que los cambios aleatorios en la dirección de los insectos siguen unos patrones matemáticos.

DISTRIBUCIONES GAUSSIANAS

En concreto, son una mezcla de distribuciones gaussianas y de Pareto, dos funciones de probabilidad muy usadas en estadística, y que en este caso miden cuanto gira la hormiga y hacia dónde en sus desplazamientos, explica María Vela Pérez, investigadora de la Universidad Europea de Madrid y coautora del trabajo.
Los científicos ya habían comprobado en trabajos anteriores que la 'persistencia' de las hormigas, es decir, su tendencia a no cambiar el sentido de su marcha cuando no existen obstáculos o efectos externos, junto al refuerzo que se produce en las zonas ya visitadas por el rastro de feromonas que van dejando, son dos factores que determinan las trayectorias de estos insectos durante el forrajeo.

COORDINACIÓN DE ROBOTS

Estos estudios se podrían usar en la coordinación de pequeños robots para limpiar áreas contaminadas, por ejemplo. La investigadora recuerda que el estudio de la modelización, organización y coordinación de los comportamientos de los animales es un claro ejemplo de colaboración multidisciplinar, "ya que participan biólogos para realizar los experimentos en el laboratorio y aportar los datos reales, en coordinación con matemáticos y físicos que plantean y resuelven los modelos".
Uno de los investigadores que ha colaborado en este trabajo, Marco A. Fontelos del Instituto de Ciencias Matemáticas (ICMAT), también es coautor de otro estudio donde se plantea que la formación de hileras de hormigas "se puede caracterizar como bifurcaciones o creación de caminos cuando la concentración de feromonas supera un determinado valor". Este modelo teórico se basa en ecuaciones en derivadas parciales y los detalles se publican en el 'Journal of Mathematical Analysis and Applications'.

Podéis ver el artículo original en el siguiente enlace:
http://www.elperiodicoextremadura.com/noticias/sociedad/movimientos-hormigas-esconden-patrones-matematicos_870369.html