El objetivo de los modelos de autoorganización, ya sea en biología, en la sociedad o en la economía, es hacer conjeturas simplificadas sobre los mecanismos subyacentes a estos fenómenos: sistemas autorganizados altamente complejos.

La autoorganización se caracteriza por la aparición de ciertos patrones que surgen a consecuencia de las interacciones entre los elementos de un sistema entre los cuales no hay ninguno que ejerza como líder o inductor de comportamientos.

Entre los modelos de autoorganización destacan aquellos que realizan una ordenación estructural de los elementos como la formación de bandadas de pájaros y los bancos de peces. Otro ejemplo es la sincronización de comportamientos que se observan, sobre todo, en ciertas especies de insectos. Un caso particular de estos comportamientos es la autoorganización de tareas en ciertos colectivos de insectos sociales.

7.1.- MODELOS EN LA FORMACIÓN DE BANDADAS DE AVES Y BANCOS DE PECES

Modelos de autoorganización en una bandada de aves
Dos bandadas de grullas comunes (*)

(* )De Andreas Trepte – Trabajo propio, CC BY-SA 2.5, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=337516

Boids, [bird-oid object, ( objeto tipo pájaro)] es un programa de vida artificial, desarrollado por Craig Reynolds en 1986, que simula el comportamiento de bandada de las aves. Para ello estableció tres criterios :

  1. Evitar las colisiones: evitar chocar con los compañeros cercanos en la bandada.
  2. Adaptar la velocidad: intentar emparejar su velocidad con la de los compañeros cercanos en la bandada.
  3. Intentar estar cerca de los compañeros: tender hacia el centro de la bandada.

(Las imágenes que se muestran en el siguiente mapa conceptual son de Craig Reynolds)

En NetLogo hay un modelo, que sigue las reglas establecidas por Craig que calcula la entropía del rumbo. Puede descargarse de aquí. (Transcripción N07.- FlockingWithEntropy) Otro modelo, esta vez sin la entropía, está en: Biblioteca de modelos >>> biology>>>flocking. Este modelo permite ajustar las 3 reglas: Alineación, separación y cohesión.

Referencias y lecturas complementarias

1.- En la en la edición en español de la Wikipedia no existe el articulo «Boids», pero puede consultarse en la edición inglesa: Boids.

2.- Ver el artículo Comportamiento de bandada en la Wikipedia.

7.2.- SINCRONIZACIÓN

La sincronización es un comportamiento que se observa en luciérnagas, grillos, y cigarras, y también en el cerebro y el corazón.

En NetLogo hay un modelo de luciérnagas, como en el caso anterior, que tiene en cuenta la entropía (de Shannon) como la fracción de ellas que están sincronizadas. Puede descargarse aquí. (Transcripción N07.- FirefliesWithEntropy) Otro modelo, esta vez sin la entropía, está en: Biblioteca de modelos >>> biology>>>fireflies.

7.3.- ORGANIZACIÓN Y REPARTO DE TAREAS

Hay una diferencia muy significativa entre organización y autoorganización: la organización es un proceso intencionado para crear una estructura de funciones; al ser intencionado solo es posible entre conjuntos de personas que tienen la intención de participar en un mismo proyecto; la autoorganización es un proceso que surge de las interacciones locales entre los componentes de un sistema inicialmente desordenado, que se lleva a cabo sin un control central o jerárquico.

Los modelos de autoorganización también tienen en cuenta el reparto de tareas. Los insectos eusociales como las hormigas y termitas, se caracterizan, entre otras, por formar colonias con miembros de castas estériles y castas reproductoras. En las colonias existen una variedad de tareas que se distribuyen entre todos los miembros: forrajeo, (búsqueda de comida), cuidado de las crías y protección del nido.

En esta sección se pone énfasis los procesos del forrajeo y en la autodesignación de tareas. Para el primero hay un modelo en NetLogo ya citado en la primera unidad, ants, que explora este proceso y que está en «Biblioteca de modelos >>>Biology>>>Ants» . Este modelo tiene dos controles: una tasa de evaporación, es decir, la tasa en la que se forma gas del líquido excretado y una tasa de difusión que es la dispersión gradual de un gas en el seno de otro gas.

Referencias y lecturas complementarias

1.- La Dra. Gordon sostiene que la vida de las hormigas ofrece un ejemplo útil para aprender sobre otros muchos temas, como algunas enfermedades, el mundo de la tecnología y de Internet o el comportamiento del cerebro humano. Ver su laboratorio (en inglés)

2.- Dentro de la colonia de hormigas: lección TEDEd por la Dr. Gordon y charla en TV-UNAM (YouTube)

3.- Artículos sobre «difusión«; «evaporación» y «feromonas«

7.4.- PROCESAMIENTO COMPARADO DE LA INFORMACIÓN

Al utilizar modelos de autoorganización se puede establecer una comparación de cómo se procesa la información en ciencias de la computación y en la biología: cómo es la información; cómo se procesa y cuál es su función o propósito en ambos entornos.

Referencias y lecturas complementarias

1.- Artículo «Sistemas bioinspirados«