Sobre las espaldas de las hormigas

Basándose en gran medida en la química de la biología, los investigadores de la Universidad Humboldt en Alemania han ideado una forma para que los agentes electrónicos ensamblen una red de manera eficiente sin depender de un plan central.

Los investigadores modelaron su idea sobre los métodos de los insectos y otras formas de vida cuyas comunicaciones carecen de planificación central, pero que logran formar redes cuando los individuos secretan y responden a rastros químicos.

Los investigadores encontraron que lo que funciona para hormigas y bacterias también funciona para piezas autónomas de código de computadora. La idea está inspirada en modelos quimiotácticos para rastrear la formación de senderos que se encuentran ampliamente en insectos, bacterias [y] hongos limosos, dijo Frank Schweitzer, profesor asociado de la Universidad Humboldt e investigador asociado en el Instituto Fraunhofer de Sistemas de Inteligencia Autónoma en Alemania.

El trabajo podría eventualmente usarse para circuitos de autoensamblaje, grupos de robots coordinados y tratamientos adaptativos del cáncer, según Schweitzer.

Las comunidades de insectos, bacterias y hongos limosos coordinan los procesos de crecimiento en función de las interacciones entre los rastros químicos que dejan los individuos. Los investigadores establecieron una red similar utilizando una simulación por computadora de agentes electrónicos que se movían aleatoriamente a través de una red que contenía nodos de red desconectados.

En lugar de determinar la estructura de una red en un enfoque descendente de planificación jerárquica, los agentes encontraron nodos y crearon conexiones en un proceso ascendente de autoorganización.

Cuando un agente sucedió en un nodo, comenzó a producir uno de los dos rastros químicos simulados a una velocidad que disminuyó con el tiempo. La fuerza del rastro químico también se desvaneció con el paso del tiempo. La clave de la red de autoensamblaje es que los agentes son atraídos por los rastros químicos establecidos por otros agentes.

El modelo de los investigadores contiene dos tipos de nodos de red: azul y rojo. Cada agente comienza como un agente verde, que no deja rastros químicos y viaja al azar. Cuando un agente pasa por un nodo azul, se vuelve azul, y cuando un agente pasa por un nodo rojo, se vuelve rojo. Los agentes rojos y azules establecen rastros químicos que atraen a los agentes del color opuesto.

Con el tiempo, el modelo cambia de muchos agentes verdes que viajan aleatoriamente a agentes de colores que se mueven entre nodos como el tráfico en una red. Ves una red que conecta casi todos los nodos vecinos, dijo Schweitzer.

El método químico resuelve simultáneamente los dos problemas básicos de nodos de detección de autoensamblaje de red y el establecimiento de enlaces entre nodos, dijo Schweitzer.

Este tipo de red aborda rápidamente fallas y perturbaciones, dijo Schweitzer. Si se cambia la posición de los nodos, la red se ajusta en consecuencia. Si un enlace se rompe, se restaurará muy rápido.

Los resultados deberían ayudar a los esfuerzos para usar feromonas virtuales para coordinar agentes informáticos y robots del mundo real, dijo Schweitzer. Las feromonas son las sustancias químicas que utilizan las hormigas en sus redes. Los mismos principios se pueden utilizar para desarrollar circuitos electrónicos autoensamblables a partir de bloques de construcción como nanocables, dijo.

Las redes de autoensamblaje son importantes, dijo Tamas Vicsek, profesor de física en la Universidad de Eotvos en Hungría. De hecho, las redes como Internet se están ensamblando continuamente en función de su rendimiento real, dijo.

Viksek dijo que el modelo de los investigadores de Humboldt podría provocar ideas útiles para quienes dirigen redes. Mientras que otros diseños de redes también cambian sus estructuras en función del tiempo y otros parámetros, el equipo de Humboldt distingue su modelo al presentar agentes, un buen toque, según Viksek. Pero, agregó, el modelo es actualmente demasiado complicado para ser aplicado ampliamente.

Esta es una dirección que vale la pena seguir desarrollando, dijo.

Los colegas de investigación de Schweitzer fueron Sankt Augustin y Benno Tilch de la Universidad Humboldt. Publicaron la investigación en la edición del 21 de agosto de 2002 de Revisión física E. La investigación fue financiada por la Universidad Humboldt.

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