Noé montó su diluvio en un arca. Winnie the Pooh tenía un paraguas volcado. las hormigas de fuego (Solenopsis Invicta), mientras tanto, forman balsas flotantes formadas por miles o incluso cientos de miles de insectos individuales.
Un nuevo estudio realizado por ingenieros de la Universidad de Colorado Boulder identifica las reglas simples basadas en la física que gobiernan cómo las hormigas se transforman con el tiempo: encogerse, expandirse o desarrollar protuberancias largas como la trompa de un elefante. Los hallazgos del equipo podrían algún día ayudar a los investigadores a diseñar robots que trabajen juntos en enjambres o materiales de próxima generación en los que las moléculas migran para reparar los puntos dañados.
Los resultados fueron publicados recientemente en la revista PLOS de biología computacional.
«Los orígenes de tales comportamientos se encuentran en reglas bastante simples», dijo Frank Fernery, investigador principal del nuevo estudio y profesor en el Departamento de Ingeniería Mecánica Paul M. Rady. «Las hormigas solas no son tan inteligentes como uno podría pensar, pero, colectivamente, se convierten en comunidades muy inteligentes y resistentes».
Las hormigas de fuego forman estas gigantescas masas flotantes de insectos que brillan después de las tormentas en el sureste de los Estados Unidos para sobrevivir en las aguas embravecidas.
En su último estudio, Ferneri y el autor principal, Robert Wagner, se basaron en modelos matemáticos o simulaciones para tratar de descubrir los mecanismos detrás de estos botes salvavidas. Descubrieron, por ejemplo, que cuanto más rápido se movían las hormigas en la balsa, más anchas se extenderían esas balsas hacia afuera, a menudo formando largas espuelas.
«Este comportamiento puede ocurrir, básicamente, de forma automática», dijo Wagner, estudiante de posgrado en ingeniería mecánica. «No hay necesidad de que las hormigas tomen una decisión central necesariamente».
tiempo de molino
Wagner y Verneri descubrieron los secretos de las balsas de hormigas casi por accidente.
En un estudio separado publicado en 2021, el dúo arrojó miles de hormigas de fuego en un balde de agua con una varilla de plástico en el medio, como una caña solitaria en medio de aguas tormentosas. Luego esperaron.
“Los dejamos allí hasta por 8 horas para monitorear el desarrollo a largo plazo de estas balsas”, dijo Wagner. «Lo que finalmente vimos es que las balsas comenzaron a formar estos picos».
En lugar de mantener la misma forma con el tiempo, las estructuras se comprimen y forman densos círculos de hormigas. En otros puntos, los insectos se esparcen como masa para panqueques en una sartén, e incluso construyen extensiones en forma de puente.
El grupo informó que las hormigas parecían modificar estos cambios de forma a través del proceso de ‘molienda’. Como explicó Wagner, cada balsa de hormigas consta de dos capas. En la parte inferior puedes encontrar hormigas «esqueléticas» que se adhieren fuertemente entre sí y forman la base. Por encima de ellos hay una segunda capa de hormigas que deambulan libremente por encima de sus compañeros de colonia.
En el transcurso de las horas, las hormigas pueden arrastrarse desde abajo hacia arriba, mientras que las hormigas que vagan libremente descienden para convertirse en parte de la capa esquelética.
«Todo es como una cinta de correr con forma de pastel», dijo Wagner.
Puente a la seguridad
En el nuevo estudio, él y Ferneri querían explorar qué hace que esta caminadora funcione.
Para hacer esto, el equipo creó una serie de modelos que, esencialmente, convirtieron una balsa de hormigas en un intrincado juego de damas. Los investigadores programaron casi 2000 partículas redondas, o «factores», para actuar como hormigas. Estos clientes no podían tomar decisiones por sí mismos, sino que seguían un conjunto simple de reglas: por ejemplo, a las hormigas falsas no les gustaba chocar contra sus vecinos y trataban de evitar caer al agua.
Cuando permitieron el juego, Wagner y Vernerey descubrieron que las balsas de hormigas simuladas se comportan de manera muy parecida a las cosas reales.
En particular, el equipo pudo ajustar qué tan activos estaban los factores en sus simulaciones: ¿las hormigas individuales eran lentas y perezosas, o deambulaban mucho? Cuantas más hormigas caminen, más probable es que formen extensiones largas que salgan de la balsa, como personas que se dirigen hacia una salida en un patio de recreo lleno de gente.
«Las hormigas en las puntas de estos espolones casi se alejan del borde del agua, creando un efecto de liberación rápida», dijo.
Wagner sospecha que las hormigas rojas usan estas extensiones para palpar su entorno, en busca de troncos de árboles u otras partes de tierra firme.
Los investigadores todavía tienen mucho que aprender sobre los barcos de hormigas: ¿Qué causa que las hormigas en el mundo real, por ejemplo, elijan cambiar de inactivas a perezosas? Pero por ahora, dice Vernerey, los ingenieros pueden aprender un par de cosas de las hormigas rojas.
«Esperamos que nuestro trabajo con las hormigas de fuego nos ayude a comprender cómo programar reglas simples, como a través de algoritmos que dictan cómo interactúan los bots con otros, para lograr una respuesta de enjambre inteligente y bien dirigida», dijo.
Video: https://youtu.be/IrLc-uDv7GU
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