Comportamiento de enjambre

El comportamiento de enjambre, o enjambre, es un comportamiento colectivo exhibido por entidades, particularmente animales, de tamaño similar que se agregan, quizás moviéndose en el mismo lugar o quizás moviéndose en masa o migrando en alguna dirección. Es un tema altamente interdisciplinario. Como término, enjambre se aplica particularmente a los insectos, pero también se puede aplicar a cualquier otra entidad o animal que muestre un comportamiento de enjambre. El término bandada o murmuración puede referirse específicamente al comportamiento de enjambre en las aves, el pastoreo para referirse al comportamiento de enjambre en los tetrápodos y la formación de bancos o cardúmenes.para referirse al comportamiento de enjambre en los peces. El fitoplancton también se reúne en enormes enjambres llamados flores, aunque estos organismos son algas y no se autopropulsan como los animales. Por extensión, el término "enjambre" se aplica también a entidades inanimadas que exhiben comportamientos paralelos, como en un enjambre de robots, un enjambre de terremotos o un enjambre de estrellas.

Desde un punto de vista más abstracto, el comportamiento de enjambre es el movimiento colectivo de un gran número de entidades autopropulsadas. Desde la perspectiva del modelador matemático, es un comportamiento emergente que surge de reglas simples que son seguidas por individuos y que no involucra ninguna coordinación central. Los físicos de la materia activa también estudian el comportamiento del enjambre como un fenómeno que no está en equilibrio termodinámico y, como tal, requiere el desarrollo de herramientas más allá de las disponibles en la física estadística de sistemas en equilibrio termodinámico. En este sentido, se ha comparado el swarming con las matemáticas de los superfluidos, concretamente en el contexto de las bandadas de estorninos (murmuración).

El comportamiento del enjambre se simuló por primera vez en una computadora en 1986 con el programa de simulación boids. Este programa simula agentes simples (boids) a los que se les permite moverse de acuerdo con un conjunto de reglas básicas. El modelo se diseñó originalmente para imitar el comportamiento de bandada de las aves, pero también se puede aplicar a bancos de peces y otras entidades de enjambre.

Modelos

En las últimas décadas, los científicos han recurrido a modelar el comportamiento de los enjambres para obtener una comprensión más profunda del comportamiento.

Modelos matemáticos

Los primeros estudios sobre el comportamiento de los enjambres emplearon modelos matemáticos para simular y comprender el comportamiento. Los modelos matemáticos más simples de enjambres de animales generalmente representan animales individuales siguiendo tres reglas:

• Muévete en la misma dirección que sus vecinos.
• Permanecer cerca de sus vecinos
• Evitar colisiones con sus vecinos.

El programa informático boids, creado por Craig Reynolds en 1986, simula el comportamiento de un enjambre siguiendo las reglas anteriores. Muchos modelos posteriores y actuales utilizan variaciones de estas reglas, a menudo implementándolas por medio de "zonas" concéntricas alrededor de cada animal. En la "zona de repulsión", muy cerca del animal, el animal focal buscará distanciarse de sus vecinos para evitar colisiones. Un poco más lejos, en la "zona de alineación", el animal focal buscará alinear su dirección de movimiento con la de sus vecinos. En la "zona de atracción" más externa, que se extiende tan lejos del animal focal como puede sentir, el animal focal buscará moverse hacia un vecino.

La forma de estas zonas necesariamente se verá afectada por las capacidades sensoriales de un animal dado. Por ejemplo, el campo visual de un pájaro no se extiende detrás de su cuerpo. Los peces dependen tanto de la visión como de las percepciones hidrodinámicas transmitidas a través de sus líneas laterales, mientras que el krill antártico depende tanto de la visión como de las señales hidrodinámicas transmitidas a través de las antenas.

Sin embargo, estudios recientes de bandadas de estorninos han demostrado que cada ave modifica su posición, en relación con los seis o siete animales que la rodean directamente, sin importar qué tan cerca o qué tan lejos estén esos animales. Las interacciones entre bandadas de estorninos se basan, por lo tanto, en una regla topológica, más que métrica. Queda por ver si esto se aplica a otros animales. Otro estudio reciente, basado en un análisis de imágenes de bandadas de cámaras de alta velocidad sobre Roma y asumiendo reglas mínimas de comportamiento, ha simulado de manera convincente una serie de aspectos del comportamiento de la bandada.

Modelos evolutivos

Para comprender mejor por qué los animales desarrollan comportamientos de enjambre, los científicos recurrieron a modelos evolutivos que simulan poblaciones de animales en evolución. Por lo general, estos estudios utilizan un algoritmo genético para simular la evolución durante muchas generaciones. Estos estudios han investigado una serie de hipótesis que intentan explicar por qué los animales desarrollan comportamientos de enjambre, como la teoría del rebaño egoísta, el efecto de confusión del depredador, el efecto de dilución y la teoría de muchos ojos.

Agentes

• Mach, Roberto; Schweitzer, Frank (2003). "Modelo multiagente de enjambre biológico". Avances en la vida artificial. Apuntes de clase en informática. vol. 2801. págs. 810–820. CiteSeerX 10.1.1.87.8022. doi:10.1007/978-3-540-39432-7_87. ISBN 978-3-540-20057-4.

Autoorganización

Aparición

El concepto de emergencia, que las propiedades y funciones que se encuentran en un nivel jerárquico no están presentes y son irrelevantes en los niveles inferiores, es a menudo un principio básico detrás de los sistemas de autoorganización. Un ejemplo de autoorganización en biología que conduce a la aparición en el mundo natural ocurre en las colonias de hormigas. La reina no da órdenes directas y no les dice a las hormigas qué hacer.En cambio, cada hormiga reacciona a los estímulos en forma de olores químicos de larvas, otras hormigas, intrusos, comida y acumulación de desechos, y deja un rastro químico que, a su vez, proporciona un estímulo a otras hormigas. Aquí, cada hormiga es una unidad autónoma que reacciona dependiendo únicamente de su entorno local y de las reglas codificadas genéticamente para su variedad. A pesar de la falta de una toma de decisiones centralizada, las colonias de hormigas exhiben comportamientos complejos e incluso han podido demostrar la capacidad de resolver problemas geométricos. Por ejemplo, las colonias encuentran rutinariamente la distancia máxima desde todas las entradas de la colonia para deshacerse de los cadáveres.

Estigmergia

Otro concepto clave en el campo de la inteligencia de enjambre es la estigmergia. La estigmergia es un mecanismo de coordinación indirecta entre agentes o acciones. El principio es que la huella dejada en el ambiente por una acción estimula la realización de una acción siguiente, por el mismo o por otro agente. De esa manera, las acciones subsiguientes tienden a reforzarse y construirse unas a otras, conduciendo al surgimiento espontáneo de una actividad coherente, aparentemente sistemática. La estigmergia es una forma de autoorganización. Produce estructuras complejas, aparentemente inteligentes, sin necesidad de planificación, control o incluso comunicación directa entre los agentes. Como tal, apoya la colaboración eficiente entre agentes extremadamente simples, que carecen de memoria, inteligencia o incluso conocimiento mutuo.

Inteligencia de enjambre

La inteligencia de enjambre es el comportamiento colectivo de sistemas descentralizados y autoorganizados, naturales o artificiales. El concepto se emplea en trabajos sobre inteligencia artificial. La expresión fue introducida por Gerardo Beni y Jing Wang en 1989, en el contexto de los sistemas robóticos celulares.

Los sistemas de inteligencia de enjambre generalmente se componen de una población de agentes simples, como los boids, que interactúan localmente entre sí y con su entorno. Los agentes siguen reglas muy simples, y aunque no existe una estructura de control centralizada que dicte cómo deben comportarse los agentes individuales, locales y, hasta cierto punto, aleatorios, las interacciones entre dichos agentes conducen a la aparición de un comportamiento global inteligente, desconocido para los agentes individuales.

La investigación de inteligencia de enjambre es multidisciplinaria. Se puede dividir en investigación de enjambres naturales que estudian sistemas biológicos e investigación de enjambres artificiales que estudian artefactos humanos. También hay una corriente científica que intenta modelar los propios sistemas de enjambre y comprender sus mecanismos subyacentes, y una corriente de ingeniería centrada en aplicar los conocimientos desarrollados por la corriente científica para resolver problemas prácticos en otras áreas.

Algoritmos

Los algoritmos de enjambre siguen un enfoque lagrangiano o un enfoque euleriano. El enfoque Euleriano ve el enjambre como un campo, trabajando con la densidad del enjambre y derivando las propiedades medias del campo. Es un enfoque hidrodinámico y puede ser útil para modelar la dinámica general de grandes enjambres. Sin embargo, la mayoría de los modelos funcionan con el enfoque lagrangiano, que es un modelo basado en agentes que sigue a los agentes individuales (puntos o partículas) que forman el enjambre. Los modelos de partículas individuales pueden seguir la información sobre el rumbo y el espaciado que se pierde en el enfoque euleriano.

Optimización de colonias de hormigas

La optimización de colonias de hormigas es un algoritmo ampliamente utilizado que se inspiró en el comportamiento de las hormigas y ha sido efectivo para resolver problemas de optimización discretos relacionados con el enjambre. El algoritmo fue propuesto inicialmente por Marco Dorigo en 1992 y desde entonces se ha diversificado para resolver una clase más amplia de problemas numéricos. Las especies que tienen múltiples reinas pueden tener una reina que deje el nido junto con algunos trabajadores para fundar una colonia en un nuevo sitio, un proceso similar al enjambre de abejas.

• Las hormigas son poco sofisticadas desde el punto de vista del comportamiento; colectivamente realizan tareas complejas. Las hormigas tienen una comunicación altamente sofisticada basada en signos.
• Las hormigas se comunican usando feromonas; se establecen senderos que pueden ser seguidos por otras hormigas.
• Las hormigas con problemas de enrutamiento arrojan diferentes feromonas que se utilizan para calcular el camino "más corto" desde el origen hasta el destino.
• Rauch, EM; Millonas, MM; Chialvo, DR (1995). "Formación de patrones y funcionalidad en modelos de enjambre". Física Letras A. 207 (3–4): 185. arXiv: adap-org/9507003. Código Bib:1995PhLA..207..185R. doi:10.1016/0375-9601(95)00624-c. S2CID 120567147.

Partículas autopropulsadas

El concepto de partículas autopropulsadas (SPP) fue introducido en 1995 por Tamás Vicsek et al. como un caso especial del modelo boids introducido en 1986 por Reynolds. Un enjambre SPP está modelado por una colección de partículas que se mueven a una velocidad constante y responden a perturbaciones aleatorias adoptando en cada incremento de tiempo la dirección de movimiento promedio de las otras partículas en su entorno local.

Las simulaciones demuestran que una "regla del vecino más cercano" adecuada eventualmente da como resultado que todas las partículas se pululen juntas o se muevan en la misma dirección. Esto surge, aunque no haya una coordinación centralizada, y aunque los vecinos de cada partícula cambien constantemente con el tiempo. Los modelos SPP predicen que los animales en enjambre comparten ciertas propiedades a nivel de grupo, independientemente del tipo de animales en el enjambre. Los sistemas de enjambre dan lugar a comportamientos emergentes que ocurren en muchas escalas diferentes, algunas de las cuales son universales y sólidas. Se ha convertido en un desafío para la física teórica encontrar modelos estadísticos mínimos que capturen estos comportamientos.

Optimización de Enjambre de partículas

La optimización de enjambres de partículas es otro algoritmo ampliamente utilizado para resolver problemas relacionados con los enjambres. Fue desarrollado en 1995 por Kennedy y Eberhart y su objetivo inicial era simular el comportamiento social y la coreografía de bandadas de pájaros y bancos de peces.Se simplificó el algoritmo y se observó que estaba realizando la optimización. El sistema inicialmente siembra una población con soluciones aleatorias. Luego busca en el espacio del problema a través de generaciones sucesivas usando optimización estocástica para encontrar las mejores soluciones. Las soluciones que encuentra se llaman partículas. Cada partícula almacena su posición así como la mejor solución que ha logrado hasta el momento. El optimizador de enjambre de partículas rastrea el mejor valor local obtenido hasta el momento por cualquier partícula en el vecindario local. Las partículas restantes luego se mueven a través del espacio del problema siguiendo el ejemplo de las partículas óptimas. En cada iteración de tiempo, el optimizador de enjambre de partículas acelera cada partícula hacia sus ubicaciones óptimas de acuerdo con reglas matemáticas simples. La optimización de enjambres de partículas se ha aplicado en muchas áreas.Un libro de Kennedy y Eberhart describe algunos aspectos filosóficos de las aplicaciones de optimización de enjambres de partículas y la inteligencia de enjambres. Poli realiza un amplio estudio de las aplicaciones.

Altruismo

Investigadores en Suiza han desarrollado un algoritmo basado en la regla de selección de parentesco de Hamilton. El algoritmo muestra cómo el altruismo en un enjambre de entidades puede, con el tiempo, evolucionar y dar como resultado un comportamiento de enjambre más efectivo.

Enjambre biológico

La evidencia más temprana de comportamiento de enjambre en animales se remonta a unos 480 millones de años. Los fósiles del trilobite Ampyx priscus se han descrito recientemente como agrupados en líneas a lo largo del fondo del océano. Los animales eran todos adultos maduros y todos miraban en la misma dirección como si hubieran formado una línea de conga o un pelotón. Se ha sugerido que se alinean de esta manera para migrar, al igual que las langostas espinosas migran en colas de una sola fila; también se ha sugerido que la formación es la precursora del apareamiento, como ocurre con la mosca Leptoconops torrens. Los hallazgos sugieren que el comportamiento colectivo animal tiene orígenes evolutivos muy tempranos.

Ejemplos de enjambres biológicos se encuentran en bandadas de pájaros, cardúmenes de peces, enjambres de insectos, enjambres de bacterias, mohos, motores moleculares, manadas de cuadrúpedos y personas.

Insectos sociales

El comportamiento de los insectos sociales (insectos que viven en colonias, como hormigas, abejas, avispas y termitas) siempre ha sido motivo de fascinación para niños, naturalistas y artistas. Los insectos individuales parecen hacer lo suyo sin ningún control central, pero la colonia en su conjunto se comporta de manera muy coordinada.Los investigadores han descubierto que la cooperación a nivel de colonia es en gran medida autoorganizada. La coordinación del grupo que surge a menudo es solo una consecuencia de la forma en que interactúan los individuos de la colonia. Estas interacciones pueden ser notablemente simples, como una hormiga simplemente siguiendo el rastro dejado por otra hormiga. Sin embargo, en conjunto, el efecto acumulativo de tales comportamientos puede resolver problemas muy complejos, como ubicar la ruta más corta en una red de caminos posibles hacia una fuente de alimento. El comportamiento organizado que surge de esta manera a veces se denomina inteligencia de enjambre, una forma de emergencia biológica.

Hormigas

Las hormigas individuales no exhiben comportamientos complejos, sin embargo, una colonia de hormigas logra colectivamente tareas complejas como construir nidos, cuidar a sus crías, construir puentes y buscar comida. Una colonia de hormigas puede seleccionar colectivamente (es decir, enviar a la mayoría de las obreras hacia) la mejor fuente de alimento, o la más cercana, de varias en las inmediaciones. Estas decisiones colectivas se logran utilizando mecanismos de retroalimentación positiva. Las hormigas seleccionan la mejor fuente de alimento siguiendo dos reglas simples. Primero, las hormigas que encuentran comida regresan al nido depositando una feromona química. Se depositan más feromonas para fuentes de alimentos de mayor calidad.Por lo tanto, si se encuentran simultáneamente dos fuentes de alimentos equidistantes de diferentes calidades, el rastro de feromonas hacia la mejor será más fuerte. Las hormigas en el nido siguen otra regla simple, para favorecer senderos más fuertes, en promedio. Luego, más hormigas siguen el rastro más fuerte, por lo que más hormigas llegan a la fuente de alimento de alta calidad y se asegura un ciclo de retroalimentación positiva, lo que resulta en una decisión colectiva para la mejor fuente de alimento. Si hay dos caminos desde el nido de hormigas hasta una fuente de alimento, entonces la colonia generalmente selecciona el camino más corto. Esto se debe a que es más probable que las hormigas que primero regresan al nido desde la fuente de alimento sean las que tomaron el camino más corto. Luego, más hormigas vuelven sobre el camino más corto, reforzando el rastro de feromonas.

Las hormigas armadas, a diferencia de la mayoría de las especies de hormigas, no construyen nidos permanentes; una colonia de hormigas armadas se mueve casi incesantemente durante el tiempo que existe, permaneciendo en un estado esencialmente perpetuo de enjambre. Varios linajes han desarrollado de forma independiente el mismo síndrome ecológico y de comportamiento básico, a menudo denominado "comportamiento legionario", y puede ser un ejemplo de evolución convergente.

Las técnicas exitosas utilizadas por las colonias de hormigas se han estudiado en informática y robótica para producir sistemas distribuidos y tolerantes a fallas para resolver problemas. Esta área de biomimética ha llevado a estudios de locomoción de hormigas, motores de búsqueda que hacen uso de "senderos de alimentación", almacenamiento tolerante a fallas y algoritmos de redes.

Abejas melíferas

En climas templados, las abejas melíferas suelen formar enjambres a fines de la primavera. Un enjambre generalmente contiene aproximadamente la mitad de los trabajadores junto con la reina anterior, mientras que la nueva reina se queda con los trabajadores restantes en la colmena original. Cuando las abejas melíferas emergen de una colmena para formar un enjambre, pueden reunirse en una rama de un árbol o en un arbusto a solo unos metros de la colmena. Las abejas se agrupan alrededor de la reina y envían de 20 a 50 exploradores para encontrar nuevas ubicaciones adecuadas para los nidos. Los exploradores son los recolectores más experimentados del grupo. Si un explorador encuentra un lugar adecuado, regresa al grupo y lo promueve bailando una versión de la danza del meneo. Este baile transmite información sobre la calidad, la dirección y la distancia del nuevo sitio. Cuanto más emocionada está por sus hallazgos, más vigorosamente baila. Si puede convencer a otros, pueden despegar y revisar el sitio que encontró. Si lo aprueban, también pueden promoverlo. En este proceso de toma de decisiones, los exploradores revisan varios sitios, a menudo abandonando su propio sitio original para promocionar el sitio superior de otro explorador. Varios sitios diferentes pueden ser promovidos por diferentes exploradores al principio. Después de algunas horas y, a veces, días, finalmente surge una ubicación preferida de este proceso de toma de decisiones. Cuando todos los exploradores están de acuerdo en la ubicación final, todo el grupo despega y se abalanza sobre ella. A veces, si no se llega a una decisión, el enjambre se separará y algunas abejas se irán en una dirección; otros, entrando en otro. Esto generalmente resulta en un fracaso, con la muerte de ambos grupos. Una nueva ubicación suele estar a un kilómetro o más de la colmena original, aunque algunas especies, p. Si lo aprueban, también pueden promoverlo. En este proceso de toma de decisiones, los exploradores revisan varios sitios, a menudo abandonando su propio sitio original para promocionar el sitio superior de otro explorador. Varios sitios diferentes pueden ser promovidos por diferentes exploradores al principio. Después de algunas horas y, a veces, días, finalmente surge una ubicación preferida de este proceso de toma de decisiones. Cuando todos los exploradores están de acuerdo en la ubicación final, todo el grupo despega y se abalanza sobre ella. A veces, si no se llega a una decisión, el enjambre se separará y algunas abejas se irán en una dirección; otros, entrando en otro. Esto generalmente resulta en un fracaso, con la muerte de ambos grupos. Una nueva ubicación suele estar a un kilómetro o más de la colmena original, aunque algunas especies, p. Si lo aprueban, también pueden promoverlo. En este proceso de toma de decisiones, los exploradores revisan varios sitios, a menudo abandonando su propio sitio original para promocionar el sitio superior de otro explorador. Varios sitios diferentes pueden ser promovidos por diferentes exploradores al principio. Después de algunas horas y, a veces, días, finalmente surge una ubicación preferida de este proceso de toma de decisiones. Cuando todos los exploradores están de acuerdo en la ubicación final, todo el grupo despega y se abalanza sobre ella. A veces, si no se llega a una decisión, el enjambre se separará y algunas abejas se irán en una dirección; otros, entrando en otro. Esto generalmente resulta en un fracaso, con la muerte de ambos grupos. Una nueva ubicación suele estar a un kilómetro o más de la colmena original, aunque algunas especies, p. a menudo abandonando su propio sitio original para promover el sitio superior de otro explorador. Varios sitios diferentes pueden ser promovidos por diferentes exploradores al principio. Después de algunas horas y, a veces, días, finalmente surge una ubicación preferida de este proceso de toma de decisiones. Cuando todos los exploradores están de acuerdo en la ubicación final, todo el grupo despega y se abalanza sobre ella. A veces, si no se llega a una decisión, el enjambre se separará y algunas abejas se irán en una dirección; otros, entrando en otro. Esto generalmente resulta en un fracaso, con la muerte de ambos grupos. Una nueva ubicación suele estar a un kilómetro o más de la colmena original, aunque algunas especies, p. a menudo abandonando su propio sitio original para promover el sitio superior de otro explorador. Varios sitios diferentes pueden ser promovidos por diferentes exploradores al principio. Después de algunas horas y, a veces, días, finalmente surge una ubicación preferida de este proceso de toma de decisiones. Cuando todos los exploradores están de acuerdo en la ubicación final, todo el grupo despega y se abalanza sobre ella. A veces, si no se llega a una decisión, el enjambre se separará y algunas abejas se irán en una dirección; otros, entrando en otro. Esto generalmente resulta en un fracaso, con la muerte de ambos grupos. Una nueva ubicación suele estar a un kilómetro o más de la colmena original, aunque algunas especies, p. una ubicación preferida eventualmente surge de este proceso de toma de decisiones. Cuando todos los exploradores están de acuerdo en la ubicación final, todo el grupo despega y se abalanza sobre ella. A veces, si no se llega a una decisión, el enjambre se separará y algunas abejas se irán en una dirección; otros, entrando en otro. Esto generalmente resulta en un fracaso, con la muerte de ambos grupos. Una nueva ubicación suele estar a un kilómetro o más de la colmena original, aunque algunas especies, p. una ubicación preferida eventualmente surge de este proceso de toma de decisiones. Cuando todos los exploradores están de acuerdo en la ubicación final, todo el grupo despega y se abalanza sobre ella. A veces, si no se llega a una decisión, el enjambre se separará y algunas abejas se irán en una dirección; otros, entrando en otro. Esto generalmente resulta en un fracaso, con la muerte de ambos grupos. Una nueva ubicación suele estar a un kilómetro o más de la colmena original, aunque algunas especies, p.Apis dorsata, puede establecer nuevas colonias a tan solo 500 metros del nido natal. Este proceso colectivo de toma de decisiones tiene un éxito notable en la identificación del nuevo sitio de anidación más adecuado y en mantener intacto el enjambre. Un buen sitio de colmena debe ser lo suficientemente grande para acomodar el enjambre (alrededor de 15 litros de volumen), debe estar bien protegido de los elementos, recibir una cantidad óptima de luz solar, estar a cierta altura sobre el suelo, tener una entrada pequeña y ser capaz de resistir la infestación de hormigas, es por eso que a menudo se seleccionan las cavidades de los árboles.

Insectos no sociales

A diferencia de los insectos sociales, los enjambres de insectos no sociales que se han estudiado parecen funcionar principalmente en contextos como el apareamiento, la alimentación, la evitación de depredadores y la migración.

Polillas

Las polillas pueden exhibir apareamiento sincronizado, durante el cual las feromonas liberadas por las hembras inician un comportamiento de búsqueda y enjambre en los machos. Los machos detectan las feromonas con antenas sensibles y pueden rastrear a las hembras hasta varios kilómetros de distancia. El apareamiento en enjambre involucra elección femenina y competencia masculina. Solo un macho en el enjambre, generalmente el primero, copulará con éxito. Las hembras maximizan los beneficios del estado físico y minimizan los costos al controlar el inicio y la magnitud de la feromona desplegada. Muy poca feromona no atraerá a una pareja, demasiada permite que los machos menos aptos sientan la señal. Después de la cópula, las hembras ponen los huevos en una planta huésped. La calidad de la planta hospedante puede ser un factor que influya en la ubicación del enjambre y la puesta de huevos. En un caso, los investigadores observaron polillas del gusano del roble con rayas rosadas (Anisota virginiensis) pululando en un sitio de carroña, donde la descomposición probablemente aumentó los niveles de nutrientes del suelo y la calidad de la planta huésped.

Moscas

Los mosquitos, como Tokunagayusurika akamusi, forman enjambres que bailan en el aire. El enjambre tiene múltiples propósitos, incluida la facilitación del apareamiento al atraer a las hembras para que se acerquen al enjambre, un fenómeno conocido como apareamiento lek. Estos enjambres parecidos a nubes a menudo se forman al anochecer cuando el sol se está poniendo, en la punta de un arbusto, en la cima de una colina, sobre un estanque de agua o incluso, a veces, sobre una persona. La formación de tales enjambres no se debe al instinto, sino a un comportamiento adaptativo, un "consenso", entre los individuos dentro de los enjambres. También se sugiere que el enjambre es un ritual, porque rara vez hay un mosquito macho solo y no en un enjambre. Esto podría haberse formado debido al beneficio de reducir la consanguinidad al tener machos de varios genes reunidos en un solo lugar. El género Culicoides, también conocidos como mosquitos mordedores, han mostrado un comportamiento de enjambre que se cree que causa confusión en los depredadores.

Cucarachas

Las cucarachas dejan rastros químicos en sus heces y emiten feromonas en el aire para aparearse. Otras cucarachas seguirán estos senderos para descubrir fuentes de alimento y agua, y también descubrirán dónde se esconden otras cucarachas. Por lo tanto, los grupos de cucarachas pueden exhibir un comportamiento emergente, en el cual el comportamiento grupal o de enjambre emerge de un conjunto simple de interacciones individuales.

Las cucarachas son principalmente nocturnas y se escapan cuando se exponen a la luz. Un estudio probó la hipótesis de que las cucarachas usan solo dos datos para decidir a dónde ir en esas condiciones: qué tan oscuro está y cuántas otras cucarachas hay. El estudio realizado por José Halloy y sus colegas de la Universidad Libre de Bruselas y otras instituciones europeas creó un conjunto de pequeños robots que a las cucarachas les parecen otras cucarachas y, por lo tanto, pueden alterar la percepción de la masa crítica de las cucarachas. Los robots también estaban especialmente perfumados para que fueran aceptados por las cucarachas reales.

Langostas

Las langostas son la fase de enjambre de los saltamontes de cuernos cortos de la familia Acrididae. Algunas especies pueden reproducirse rápidamente en condiciones adecuadas y posteriormente volverse gregarias y migratorias. Forman bandas como ninfas y enjambres como adultos, los cuales pueden viajar grandes distancias, arrasando rápidamente los campos y dañando enormemente los cultivos. Los enjambres más grandes pueden cubrir cientos de kilómetros cuadrados y contener miles de millones de langostas. Una langosta puede comer su propio peso (alrededor de 2 gramos) en plantas todos los días. Eso significa que un millón de langostas pueden comer más de una tonelada de alimentos al día, y los enjambres más grandes pueden consumir más de 100 000 toneladas al día.

Se ha descubierto que los enjambres de langostas están asociados con un aumento de los niveles de serotonina, lo que hace que las langostas cambien de color, coman mucho más, se atraigan mutuamente y se reproduzcan con mucha más facilidad. Los investigadores proponen que el comportamiento de enjambre es una respuesta al hacinamiento y los estudios han demostrado que el aumento de la estimulación táctil de las patas traseras o, en algunas especies, el simple encuentro con otros individuos provoca un aumento en los niveles de serotonina. La transformación de la langosta en la variedad de enjambre puede ser inducida por varios contactos por minuto durante un período de cuatro horas. En particular, se ha encontrado una predisposición innata a la agregación en las crías de la langosta del desierto, Schistocerca gregaria, independientemente de su fase parental.

La respuesta de una langosta individual a una pérdida de alineación en el grupo parece aumentar la aleatoriedad de su movimiento, hasta que se logra nuevamente un estado alineado. Esta alineación inducida por el ruido parece ser una característica intrínseca del movimiento coherente colectivo.

Comportamiento migratorio

La migración de insectos es el movimiento estacional de insectos, particularmente aquellos por especies de libélulas, escarabajos, mariposas y polillas. La distancia puede variar de una especie a otra, pero en la mayoría de los casos estos movimientos involucran a un gran número de individuos. En algunos casos, los individuos que migran en una dirección pueden no regresar y la siguiente generación puede migrar en la dirección opuesta. Esta es una diferencia significativa de la migración de las aves.

Las mariposas monarca se destacan especialmente por su larga migración anual. En América del Norte realizan migraciones masivas hacia el sur a partir de agosto hasta la primera helada. En primavera tiene lugar una migración hacia el norte. La monarca es la única mariposa que migra tanto al norte como al sur como lo hacen las aves con regularidad. Pero ningún individuo hace el viaje completo de ida y vuelta. Las monarcas hembras depositan huevos para la próxima generación durante estas migraciones. La duración de estos viajes supera la vida útil normal de la mayoría de las monarcas, que es de menos de dos meses para las mariposas nacidas a principios del verano. La última generación del verano entra en una fase no reproductiva conocida como diapausa y puede vivir siete meses o más.Durante la diapausa, las mariposas vuelan a uno de los muchos sitios de hibernación. La generación que pasa el invierno generalmente no se reproduce hasta que abandona el sitio de hibernación en algún momento de febrero y marzo. Son la segunda, tercera y cuarta generaciones las que regresan a sus ubicaciones del norte en los Estados Unidos y Canadá en la primavera. Cómo se las arregla la especie para volver a los mismos lugares de hibernación durante un lapso de varias generaciones sigue siendo un tema de investigación; los patrones de vuelo parecen heredados, basados ​​en una combinación de la posición del sol en el cielo y una brújula solar compensada en el tiempo que depende de un reloj circadiano que se basa en sus antenas.

Aves

• Nagy, M; Akos Zs, Biro D; Vicsek, T (2010). "Dinámica de grupos jerárquicos en bandadas de palomas" (PDF). naturaleza _ 464 (7290): 890–893. arXiv: 1010.5394. Código Bib:2010Natur.464..890N. doi:10.1038/naturaleza08891. PMID 20376149. S2CID 4430488. Archivado desde el original (PDF) el 6 de julio de 2010.PDF complementario

Migración de aves

Aproximadamente 1800 de las 10 000 especies de aves del mundo son migrantes de larga distancia. La principal motivación para la migración parece ser la comida; por ejemplo, algunos colibríes eligen no migrar si se alimentan durante el invierno. Además, los días más largos del verano del norte brindan más tiempo para que las aves reproductoras alimenten a sus crías. Esto ayuda a las aves diurnas a producir nidadas más grandes que las especies no migratorias relacionadas que permanecen en los trópicos. A medida que los días se acortan en otoño, las aves regresan a regiones más cálidas donde el suministro de alimentos disponible varía poco según la estación. Estas ventajas compensan el alto estrés, los costos de esfuerzo físico y otros riesgos de la migración, como la depredación.

Muchas aves migran en bandadas. Para aves más grandes, se supone que volar en bandadas reduce los costos de energía. A menudo se supone que la formación en V aumenta la eficiencia y el alcance de las aves voladoras, particularmente en rutas migratorias largas. Todos los pájaros, excepto el primero, vuelan en la corriente ascendente de uno de los vórtices de la punta del ala del pájaro que está delante. El upwash ayuda a cada ave a soportar su propio peso en vuelo, de la misma manera que un planeador puede escalar o mantener la altura indefinidamente en el aire ascendente. Los gansos que vuelan en formación de V ahorran energía al volar en la corriente ascendente del vórtice de la punta del ala generado por el animal anterior en la formación. Por lo tanto, las aves que vuelan detrás no necesitan trabajar tan duro para lograr la sustentación. Los estudios muestran que las aves en formación de V se colocan aproximadamente a la distancia óptima predicha por la teoría aerodinámica simple.Los gansos en formación de V pueden conservar del 12 al 20% de la energía que necesitarían para volar solos. En estudios de radar, se encontró que los playeros rojizos y los correlimos comunes vuelan 5 km por hora más rápido en bandadas que cuando vuelan solos. Las aves que vuelan en las puntas y en la parte delantera se rotan de manera cíclica oportuna para distribuir la fatiga del vuelo por igual entre los miembros de la parvada. La formación también facilita la comunicación y permite que las aves mantengan contacto visual entre sí.

Otros animales pueden usar técnicas de dibujo similares al migrar. Las langostas, por ejemplo, migran en formaciones cerradas de fila única, "trenes de langostas", a veces durante cientos de millas.

El Mediterráneo y otros mares presentan un gran obstáculo para las aves planeadoras, que deben cruzar por los puntos más estrechos. Grandes cantidades de grandes aves rapaces y cigüeñas pasan por áreas como Gibraltar, Falsterbo y el Bósforo en épocas de migración. Las especies más comunes, como el abejero europeo, se pueden contar por cientos de miles en otoño. Otras barreras, como las cadenas montañosas, también pueden causar el embudo, en particular de los grandes migrantes diurnos. Este es un factor notable en el cuello de botella migratorio centroamericano. Esta concentración de aves durante la migración puede poner en riesgo a las especies. Algunas migratorias espectaculares ya se han extinguido, siendo la más notable la paloma mensajera. Durante la migración, las bandadas tenían una milla (1,6 km) de ancho y 300 millas (500 km) de largo, tardaban varios días en pasar y contenían hasta mil millones de aves.

Vida marina

Pez

El término "banco" se puede usar para describir cualquier grupo de peces, incluidos los grupos de especies mixtas, mientras que "banco" se usa para grupos más unidos de la misma especie que nadan de manera altamente sincronizada y polarizada.

Los peces obtienen muchos beneficios del comportamiento de formación de bancos, incluida la defensa contra los depredadores (a través de una mejor detección de depredadores y al diluir la posibilidad de captura), un mayor éxito en la búsqueda de alimento y un mayor éxito en la búsqueda de pareja. También es probable que los peces se beneficien de la pertenencia al bajío a través de una mayor eficiencia hidrodinámica.

Los peces usan muchos rasgos para elegir compañeros de cardumen. Generalmente prefieren cardúmenes más grandes, compañeros de cardumen de su propia especie, compañeros de cardumen similares en tamaño y apariencia a ellos, peces sanos y parientes (cuando se reconocen). El "efecto de rareza" postula que cualquier miembro del bajío que se destaque en apariencia será el objetivo preferencial de los depredadores. Esto puede explicar por qué los peces prefieren cardumen con individuos que se les parecen. El efecto de rareza tendería así a homogeneizar los cardúmenes.

Un aspecto desconcertante de la selección de bancos es cómo un pez puede elegir unirse a un banco de animales similares a ellos, dado que no puede conocer su propia apariencia. Los experimentos con peces cebra han demostrado que la preferencia por los bancos es una habilidad aprendida, no innata. Un pez cebra tiende a asociarse con cardúmenes que se asemejan a cardúmenes en los que se crió, una forma de impronta.

Otras preguntas abiertas sobre el comportamiento de los cardúmenes incluyen identificar qué individuos son responsables de la dirección del movimiento del cardumen. En el caso del movimiento migratorio, la mayoría de los miembros de un banco parecen saber hacia dónde se dirigen. En el caso del comportamiento de búsqueda de alimento, los cardúmenes cautivos de carpita dorada (una especie de pececillo) están dirigidos por un pequeño número de individuos experimentados que sabían cuándo y dónde había comida disponible.

Radakov estimó que los bancos de arenque en el Atlántico norte pueden ocupar hasta 4,8 kilómetros cúbicos (1,2 millas cúbicas) con densidades de peces de entre 0,5 y 1,0 pez/metro cúbico, con un total de varios miles de millones de peces en un banco.

• Partridge BL (1982) "La estructura y función de los bancos de peces" Scientific American, junio: 114–123.
• Parrish JK, Viscido SV, Grunbaum D (2002). "Bancos de peces autoorganizados: un examen de las propiedades emergentes" (PDF). Biol. toro _ 202 (3): 296–305. CiteSeerX 10.1.1.116.1548. doi:10.2307/1543482. JSTOR 1543482. PMID 12087003. S2CID 377484.

Migración de peces

Entre mayo y julio, un gran número de sardinas desovan en las frías aguas del Agulhas Bank y luego siguen una corriente de agua fría hacia el norte a lo largo de la costa este de Sudáfrica. Esta gran migración, llamada carrera de sardinas, crea espectaculares frenesíes de alimentación a lo largo de la costa a medida que los depredadores marinos, como delfines, tiburones y alcatraces, atacan los cardúmenes.

Kril

La mayoría del krill, pequeños crustáceos parecidos a los camarones, forman grandes enjambres, que a veces alcanzan densidades de 10 000 a 60 000 animales individuales por metro cúbico. El enjambre es un mecanismo defensivo que confunde a los depredadores más pequeños que quisieran elegir individuos individuales. Los enjambres más grandes son visibles desde el espacio y pueden ser rastreados por satélite. Se observó que un enjambre cubría un área de 450 kilómetros cuadrados (175 millas cuadradas) de océano, a una profundidad de 200 metros (650 pies) y se estimó que contenía más de 2 millones de toneladas de krill. Investigaciones recientes sugieren que el krill no se desplaza pasivamente en estas corrientes, sino que las modifica.El krill suele seguir una migración vertical diurna. Al moverse verticalmente a través del océano en un ciclo de 12 horas, los enjambres desempeñan un papel importante en la mezcla de agua más profunda y rica en nutrientes con agua pobre en nutrientes en la superficie. Hasta hace poco se suponía que pasaban el día a mayor profundidad y ascendían durante la noche hacia la superficie. Se ha encontrado que cuanto más se adentran, más reducen su actividad, aparentemente para reducir los encuentros con los depredadores y conservar energía.

Trabajos posteriores sugirieron que la actividad de natación en el krill variaba con la plenitud del estómago. Los animales saciados que se han estado alimentando en la superficie nadan menos activamente y, por lo tanto, se hunden debajo de la capa mixta. A medida que se hunden, producen heces, lo que puede significar que tienen un papel importante que desempeñar en el ciclo del carbono antártico. Se descubrió que el krill con el estómago vacío nada más activamente y, por lo tanto, se dirige hacia la superficie. Esto implica que la migración vertical puede ocurrir dos o tres veces al día. Algunas especies forman enjambres de superficie durante el día con fines de alimentación y reproducción, aunque tal comportamiento es peligroso porque los hace extremadamente vulnerables a los depredadores.Los enjambres densos pueden provocar un frenesí de alimentación entre los depredadores de peces, aves y mamíferos, especialmente cerca de la superficie. Cuando se les molesta, un enjambre se dispersa, e incluso se ha observado que algunos individuos mudan la piel instantáneamente, dejando atrás la exuvia como señuelo. En 2012, Gandomi y Alavi presentaron lo que parece ser un algoritmo estocástico exitoso para modelar el comportamiento de los enjambres de krill. El algoritmo se basa en tres factores principales: "(i) movimiento inducido por la presencia de otros individuos (ii) actividad de alimentación y (iii) difusión aleatoria".

Copépodos

Los copépodos son un grupo de diminutos crustáceos que se encuentran en el mar y los lagos. Muchas especies son planctónicas (vagan a la deriva en las aguas del mar) y otras son bentónicas (viven en el fondo del océano). Los copépodos miden típicamente de 1 a 2 milímetros (0,04 a 0,08 pulgadas) de largo, con un cuerpo en forma de lágrima y antenas grandes. Aunque al igual que otros crustáceos tienen un exoesqueleto acorazado, son tan pequeños que en la mayoría de las especies esta delgada armadura, y todo el cuerpo, es casi totalmente transparente. Los copépodos tienen un solo ojo mediano compuesto, generalmente de color rojo brillante, en el centro de la cabeza transparente.

Los copépodos también pululan. Por ejemplo, se han observado regularmente enjambres monoespecíficos alrededor de arrecifes de coral y pastos marinos, y en lagos. Las densidades de los enjambres eran de alrededor de un millón de copépodos por metro cúbico. Los enjambres típicos tenían uno o dos metros de diámetro, pero algunos excedían los 30 metros cúbicos. Los copépodos necesitan contacto visual para mantenerse juntos y se dispersan por la noche.

La primavera produce floraciones de fitoplancton que proporcionan alimento a los copépodos. Los copépodos planctónicos suelen ser los miembros dominantes del zooplancton y, a su vez, son los principales organismos alimentarios de muchos otros animales marinos. En particular, los copépodos son presa de los peces y las medusas que se alimentan, los cuales pueden reunirse en grandes enjambres de un millón de personas. Algunos copépodos tienen respuestas de escape extremadamente rápidas cuando se detecta un depredador y pueden saltar a gran velocidad unos pocos milímetros (vea la imagen animada a continuación).

• Foto: Banco de arenques carnero alimentándose de un enjambre de copépodos.
• Animación que muestra cómo los arenques cazando de forma sincronizada pueden capturar al muy alerta y evasivo copépodo (haga clic para ver).
• Enjambres de medusas también se alimentan de copépodos

Los copépodos planctónicos son importantes para el ciclo del carbono. Algunos científicos dicen que forman la biomasa animal más grande de la tierra.Compiten por este título con el krill antártico. Sin embargo, debido a su tamaño más pequeño y tasas de crecimiento relativamente más rápidas, y debido a que están distribuidos de manera más uniforme en una mayor parte de los océanos del mundo, es casi seguro que los copépodos contribuyen mucho más a la productividad secundaria de los océanos del mundo y al sumidero global de carbono del océano que krill, y quizás más que todos los demás grupos de organismos juntos. Actualmente se cree que las capas superficiales de los océanos son el sumidero de carbono más grande del mundo, absorbiendo alrededor de 2 mil millones de toneladas de carbono al año, el equivalente a quizás un tercio de las emisiones humanas de carbono, reduciendo así su impacto. Muchos copépodos planctónicos se alimentan cerca de la superficie durante la noche y luego se hunden en aguas más profundas durante el día para evitar a los depredadores visuales. sus exoesqueletos mudados,

Brote de algas

Muchos organismos unicelulares llamados fitoplancton viven en océanos y lagos. Cuando ciertas condiciones están presentes, como altos niveles de nutrientes o de luz, estos organismos se reproducen de forma explosiva. El denso enjambre resultante de fitoplancton se llama florecimiento de algas. Las floraciones pueden cubrir cientos de kilómetros cuadrados y se ven fácilmente en las imágenes de satélite. El fitoplancton individual rara vez vive más de unos pocos días, pero las floraciones pueden durar semanas.

Plantas

Los científicos han atribuido el comportamiento de enjambre a las plantas durante cientos de años. En su libro de 1800, Phytologia: o, La filosofía de la agricultura y la jardinería, Erasmus Darwin escribió que el crecimiento de las plantas se parecía a los enjambres observados en otras partes de la naturaleza. Si bien se refería a observaciones más amplias de la morfología de las plantas y se centraba tanto en el comportamiento de las raíces como de los brotes, una investigación reciente ha respaldado esta afirmación.

Las raíces, en particular, muestran un comportamiento de enjambre observable, creciendo en patrones que superan el umbral estadístico de probabilidad aleatoria e indican la presencia de comunicación entre los vértices de las raíces individuales. La función principal de las raíces de las plantas es la absorción de nutrientes del suelo, y es este propósito el que impulsa el comportamiento del enjambre. Las plantas que crecen muy cerca han adaptado su crecimiento para asegurar una disponibilidad óptima de nutrientes. Esto se logra creciendo en una dirección que optimice la distancia entre las raíces cercanas, aumentando así sus posibilidades de explotar las reservas de nutrientes sin explotar. La acción de este comportamiento toma dos formas: maximización de la distancia y repulsión por los vértices de las raíces vecinas.La zona de transición de la punta de una raíz es en gran parte responsable de monitorear la presencia de hormonas transmitidas por el suelo, señalando patrones de crecimiento receptivos según corresponda. Las respuestas de las plantas a menudo son complejas e integran múltiples entradas para informar una respuesta autónoma. Las entradas adicionales que informan el crecimiento del enjambre incluyen la luz y la gravedad, las cuales también se monitorean en la zona de transición del ápice de una raíz. Estas fuerzas actúan para informar cualquier número de raíces "principales" en crecimiento, que exhiben sus propias liberaciones independientes de sustancias químicas inhibitorias para establecer el espacio apropiado, contribuyendo así a un patrón de comportamiento de enjambre. El crecimiento horizontal de las raíces, ya sea en respuesta al alto contenido de minerales en el suelo o debido al crecimiento de estolones, produce un crecimiento ramificado que se establece para formar también sus propios enjambres de raíces independientes.

Bacterias

Swarming también describe agrupaciones de algunos tipos de bacterias depredadoras como las mixobacterias. Las mixobacterias pululan juntas en "manadas de lobos", moviéndose activamente usando un proceso conocido como deslizamiento bacteriano y manteniéndose juntas con la ayuda de señales moleculares intercelulares.

Mamíferos

• Parrish JK, Edelstein-Keshet L (1999). "Complejidad, patrones y compensaciones evolutivas en la agregación de animales" (PDF). ciencia _ 284 (5411): 99–101. Código Bib:1999Sci...284...99P. CiteSeerX 10.1.1.560.5229. doi:10.1126/ciencia.284.5411.99. PMID 10102827. Archivado desde el original (PDF) el 20 de julio de 2011.

Gente

Una colección de personas también puede exhibir un comportamiento de enjambre, como peatones o soldados que pululan por los parapetos. En Colonia, Alemania, dos biólogos de la Universidad de Leeds demostraron un comportamiento de rebaño en humanos. El grupo de personas exhibió un patrón de comportamiento similar al de una bandada, donde si el cinco por ciento de la bandada cambiaba de dirección, los demás lo seguirían. Si se designaba a una persona como depredador y todos los demás debían evitarlo, la bandada se comportaba como un banco de peces. Comprender cómo interactúan los seres humanos en las multitudes es importante si se quiere que la gestión de multitudes evite de manera efectiva las bajas en los campos de fútbol, ​​los conciertos de música y las estaciones de metro.

El modelado matemático del comportamiento de bandadas es una tecnología común y ha encontrado usos en la animación. Las simulaciones de flocado se han utilizado en muchas películas para generar multitudes que se mueven de manera realista. Batman Returns de Tim Burton fue la primera película en hacer uso de la tecnología de enjambre para renderizar, representando de manera realista los movimientos de un grupo de murciélagos usando el sistema boids. La trilogía cinematográfica de El señor de los anillos hizo uso de una tecnología similar, conocida como Massive, durante las escenas de batalla. La tecnología Swarm es particularmente atractiva porque es barata, robusta y simple.

También se ha utilizado una simulación por computadora basada en hormigas que usa solo seis reglas de interacción para evaluar el comportamiento de abordaje de aeronaves. Las aerolíneas también han utilizado el enrutamiento basado en hormigas para asignar las llegadas de aeronaves a las puertas de los aeropuertos. Un sistema de línea aérea desarrollado por Douglas A. Lawson utiliza la teoría del enjambre, o inteligencia de enjambre, la idea de que una colonia de hormigas funciona mejor que una sola. Cada piloto actúa como una hormiga en busca de la mejor puerta del aeropuerto. “El piloto aprende de su experiencia qué es lo mejor para él y resulta que esa es la mejor solución para la aerolínea”, explica Lawson. Como resultado, la "colonia" de pilotos siempre va a las puertas a las que pueden llegar y partir rápidamente. El programa puede incluso alertar a un piloto de las copias de seguridad del avión antes de que sucedan. "Podemos anticipar que va a suceder, así que '

El comportamiento de enjambre también ocurre en la dinámica del flujo de tráfico, como la ola de tráfico. El tráfico bidireccional se puede observar en los senderos de hormigas. En los últimos años, se ha investigado este comportamiento para conocer los modelos de tráfico y peatones. También se han aplicado simulaciones basadas en modelos de peatones a multitudes que se precipitan en estampida a causa del pánico.

El comportamiento de rebaño en marketing se ha utilizado para explicar las dependencias del comportamiento mutuo de los clientes. The Economist informó sobre una conferencia reciente en Roma sobre el tema de la simulación del comportamiento humano adaptativo. Compartió mecanismos para aumentar la compra impulsiva y hacer que la gente "compre más jugando con el instinto de rebaño". La idea básica es que las personas comprarán más productos que se consideran populares, y se mencionan varios mecanismos de retroalimentación para obtener información sobre la popularidad del producto para los consumidores, incluida la tecnología de tarjetas inteligentes y el uso de la tecnología de etiquetas de identificación por radiofrecuencia. Un investigador del Instituto de Tecnología de Florida presentó un modelo de "movimientos en enjambre", que es atractivo para los supermercados porque puede "

• Helbing D, Keltsch J, Molnar P (1997). "Modelado de la evolución de los sistemas de senderos humanos". naturaleza _ 388 (6637): 47–50. arXiv: cond-mat/9805158. Código Bib:1997Natur.388...47H. doi:10.1038/40353. PMID 9214501. S2CID 4364517.
• Helbing D, Farkas I, Vicsek T (2000). "Simulación de características dinámicas del pánico de escape". naturaleza _ 407 (6803): 487–490. arXiv: cond-mat/0009448. Código Bib:2000Natur.407..487H. doi:10.1038/35035023. PMID 11028994. S2CID 310346.
• Helbing D, Farkas IJ, Vicsek T (2000). "Congelación por calentamiento en un sistema mesoscópico accionado". Cartas de revisión física. 84 (6): 1240–1243. arXiv: cond-mat/9904326. Código Bib:2000PhRvL..84.1240H. doi:10.1103/PhysRevLett.84.1240. PMID 11017488. S2CID 18649078.

Robótica

La aplicación de los principios de enjambre a los robots se denomina robótica de enjambre, mientras que la inteligencia de enjambre se refiere al conjunto más general de algoritmos.

Inspirándose parcialmente en colonias de insectos como hormigas y abejas, los investigadores están modelando el comportamiento de enjambres de miles de pequeños robots que juntos realizan una tarea útil, como encontrar algo escondido, limpiar o espiar. Cada robot es bastante simple, pero el comportamiento emergente del enjambre es más complejo. El conjunto completo de robots se puede considerar como un solo sistema distribuido, de la misma manera que una colonia de hormigas se puede considerar un superorganismo, exhibiendo inteligencia de enjambre. El enjambre más grande creado hasta ahora es el enjambre de robots Kilobot 1024. Otros grandes enjambres incluyen el enjambre iRobot, el proyecto SRI International/ActivMedia Robotics Centibots y el enjambre del Proyecto Micro-robótico de código abierto, que se utilizan para investigar comportamientos colectivos.Los enjambres también son más resistentes al fracaso. Mientras que un gran robot puede fallar y arruinar una misión, un enjambre puede continuar aunque varios robots fallen. Esto podría hacerlos atractivos para misiones de exploración espacial, donde fallar normalmente es extremadamente costoso. Además de los vehículos terrestres, la robótica de enjambres incluye también la investigación de enjambres de robots aéreos y equipos heterogéneos de vehículos terrestres y aéreos.

En contraste, los robots macroscópicos, las partículas coloidales a microescala también se pueden adoptar como agentes para realizar comportamientos colectivos para llevar a cabo tareas utilizando enfoques mecánicos y físicos, como microenjambres reconfigurables similares a tornados que imitan a los bancos de peces, especies de partículas jerárquicas que imitan el comportamiento depredador de los mamíferos, micro- manipulación de objetos utilizando un microenjambre transformable. La fabricación de tales partículas coloidales generalmente se basa en la síntesis química.

Militar

El enjambre militar es un comportamiento en el que unidades de acción autónomas o parcialmente autónomas atacan a un enemigo desde varias direcciones diferentes y luego se reagrupan. La pulsación, en la que las unidades cambian el punto de ataque, también forma parte del enjambre militar. El enjambre militar implica el uso de una fuerza descentralizada contra un oponente, de una manera que enfatiza la movilidad, la comunicación, la autonomía de la unidad y la coordinación o sincronización. Históricamente, las fuerzas militares utilizaron los principios del enjambre sin examinarlos explícitamente, pero ahora la investigación activa examina conscientemente las doctrinas militares que extraen ideas del enjambre.

Simplemente porque varias unidades convergen en un objetivo, no son necesariamente un enjambre. Las operaciones de asedio no involucran enjambres, porque no hay maniobra; hay convergencia pero sobre la fortificación sitiada. Las emboscadas guerrilleras tampoco constituyen enjambres, porque son de "golpe y fuga". Aunque la emboscada puede tener varios puntos de ataque al enemigo, las guerrillas se retiran cuando han infligido el daño adecuado o cuando están en peligro.

En 2014, la Oficina de Investigación Naval de EE. UU. publicó un video que muestra las pruebas de un enjambre de pequeños barcos autónomos de ataque con drones que pueden dirigir y tomar acciones ofensivas coordinadas como grupo.

Galería

• Un enjambre de arenques migratorios
• un enjambre de abejas
• Las salpas dispuestas en cadenas forman enormes enjambres.
• Las personas que pululan por una salida no siempre se comportan como un fluido.
• Un enjambre de mariquitas
• Un enjambre de robots
• Un enjambre de terremotos
• Un enjambre de estrellas antiguas

Mitos

• Existe el mito popular de que los lemmings se suicidan en masa saltando de los acantilados cuando migran. Impulsados ​​por fuertes impulsos biológicos, algunas especies de lemmings pueden migrar en grandes grupos cuando la densidad de población se vuelve demasiado grande. Los lemmings pueden nadar y pueden optar por cruzar un cuerpo de agua en busca de un nuevo hábitat. En tales casos, muchos pueden ahogarse si el cuerpo de agua es tan ancho como para estirar su capacidad física hasta el límite. Este hecho, combinado con algunas fluctuaciones inexplicables en la población de lemmings noruegos, dio origen al mito.
• Las pirañas tienen la reputación de ser peces intrépidos que pululan en manadas feroces y depredadoras. Sin embargo, una investigación reciente, que comenzó "con la premisa de que se juntan como un medio de caza cooperativa", descubrió que, de hecho, eran peces bastante temerosos, como otros peces, que se juntaban para protegerse de sus depredadores, como cormoranes, caimanes y delfines Un investigador los describió como "básicamente como peces normales con dientes grandes".