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WHAT IS IT?
Este modelo demuestra una población de luciérnagas que sincronizan su destello usando solo las interacciones entre las luciérnagas individuales. Es un buen ejemplo de cómo un sistema distribuido (es decir, un sistema con muchos elementos que interactúan, pero sin «líder») puede coordinarse sin ningún
coordinador central.
Aunque generalmente no se sabe que la mayoría de las especies de luciérnagas se sincronizan en grupos, se ha observado que algunas (por ejemplo, Pteroptyx cribellata, Luciola pupilla y Pteroptyx malaccae) lo hacen en ciertos entornos. Este modelo generaliza dos estrategias principales utilizadas por dichos insectos para sincronizarse entre sí (sincronización de retardo de fase y avance de fase, como se describe a continuación), conservando lo esencial de las estrategias y minimizando los detalles biológicos.
HOW IT WORKS
Cada luciérnaga regula constantemente, a través de su propio reloj, el parpadeando al comienzo de cada ciclo y luego reinicia el reloj a cero una vez que ha alcanzado el máximo. Al comienzo de cada simulación, todas las luciérnagas comienzan en un punto aleatorio de sus ciclos (aunque todas tienen la misma duración de ciclo), por lo que el destello se producirá de forma errática a través de la población. A medida que las luciérnagas perciben otros destellos a su alrededor, pueden usar esta información para reiniciar sus propios relojes para intentar sincronizarse con las otras luciérnagas en su vecindad. Cada luciérnaga usa el mismo conjunto de reglas para gobernar su propio reloj y, dependiendo de los parámetros de la simulación, la población puede sincronizarse de manera más o menos efectiva.
HOW TO USE IT
.- GO: inicia y detiene la simulación.
.- SETUP: restablece la simulación de acuerdo con los parámetros establecidos por los controles deslizantes.
.- NUMBER: establece el número de luciérnagas que se crearán.
.- CYCLE-LENGTH: establece la duración del reloj de cada luciérnaga antes de que se restablezca a 0.
.- FLASHES-TO-RESET: establece el número de destellos que una luciérnaga debe ver en un solo tic antes de que se reinicie el reloj.
.- FLASH-LENGTH: establece la duración, en tics, de cada destello.
.- STRATEGY: establece la estrategia de sincronización que se utilizará. Un valor es “retardo de fase”,(delay). Significa que, al ver el número de destellos de FLASHES-TO-RESET, una luciérnaga reiniciará el tic-tac su reloj a la duración de destello FLASH-LENGTH (justo después de que normalmente ocurriera un destello). Esto hace que la luciérnaga se sincronice con el próximo destello de la luciérnaga a la que está respondiendo. El otro valor es “avance de fase”, (advance). Significa que, al ver destellos de FLASHES-TO-RESET, una luciérnaga restablecerá su reloj a cero. Esto hace que la luciérnaga parpadee inmediatamente. Con el avance de fase, las luciérnagas solo pueden comenzar a reiniciar sus relojes durante una ventana (la “windows” es una variable propia de cada luciérnaga) que comienza dos tics después de que hayan parpadeado. Esto asegura que los flashes no se atasquen en un ciclo corto en el que reajusten persistentemente sus relojes y permanezcan encendidos indefinidamente.
.- SHOW-DARK-FIREFLIES: si el interruptor está encendido, las luciérnagas que no parpadean se muestran en gris. Si el interruptor está apagado, las luciérnagas que no parpadean se colorean de negro y, por lo tanto, son invisibles. Todos los ajustes (excepto SHOW-DARK-FIREFLIES) deben establecerse antes de presionar el botón SETUP. Los cambios en los controles deslizantes (excepto SHOW-DARK-FIREFLIES) no tendrán ningún efecto en una simulación en curso.
THINGS TO NOTICE
Usando la configuración predeterminada (número: 1500, cycle-length: 10, flash-length: 1, flashes-to-reset: 1, estrategia: “delay”), observe cómo comienzan a formarse los grupos locales de sincronización. Vea si puede averiguar dónde está representado cada grupo en la trama. A medida que avanza la simulación, intente determinar qué grupo local eventualmente “se hará cargo” de la población. ¿Este grupo originalmente tuvo el pico más alto en la trama?
En las simulaciones «advance», avance de fase, ¿por qué las parcelas generalmente terminan antes de que los picos alcancen a toda la población? En este modelo, las luciérnagas no pueden restablecer su ciclo cuando están en medio de un destello. ¿Por qué se impuso esta restricción?
THINGS TO TRY
Cambie el selector de estrategia entre “delay” y “advance” mientras mantiene estables las otras configuraciones (en particular, mantenga FLASHES-TO-RESTART en 2). ¿Qué estrategia parece más eficaz? ¿Por qué? Intente ajustar FLASHES-TO-RESTART entre 0, 1 y 2 usando los ajustes “delay” y “advance” .
Tenga en cuenta que cada configuración dará una trama característicamente diferente, y algunas de ellas no permiten la sincronización en absoluto (por ejemplo, con la estrategia de retardo, contraste FLASHES-TO-RESTART establecido en 1 en lugar de 2). ¿Por qué este control marca tanta diferencia en el resultado de la simulación? Cambiar el número de luciérnagas en una simulación afecta la densidad de la población (al igual que ajustar el tamaño del mundo). ¿Qué efecto tiene esto en una simulación?
EXTENDING THE MODEL
Este modelo explora solo dos estrategias generales para lograr la sincronía en tales luciérnagas gobernadas por ciclos. ¿Puedes encontrar otros? ¿Puede mejorar las estrategias existentes (es decir, acelerándolas)? Hay muchas otras situaciones posibles en las que los agentes distribuidos deben sincronizar su comportamiento mediante el uso de reglas simples. ¿Qué pasaría si, en lugar de percibir solo otros destellos discretos, un insecto pudiera sentir dónde estaba otro insecto en su ciclo (quizás por oír algún un zumbido cada vez más fuerte)? ¿Qué tipo de estrategias de sincronización podrían ser útiles en tal situación? Si todas las luciérnagas tuvieran ciclos de duración ajustables (inicialmente configurados en intervalos aleatorios), ¿sería posible coordinar tanto la duración de sus ciclos como su parpadeo?
NETLOGO FEATURES
Tenga en cuenta el uso de conjuntos de agentes para contar la cantidad de luciérnagas cercanas que están parpadeando: count turtles in-radius 1 with [color = yellow]
CREDITS AND REFERENCES
Buck, John. (1988). Synchronous Rhythmic Flashing of Fireflies.
The Quarterly Review of Biology, September 1988, 265 – 286.
Carlson, A.D. & Copeland, J. (1985). Flash Communication in Fireflies.
The Quarterly Review of Biology, December 1985, 415 – 433
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