Luci¨¦rnagas, leones y pollos: siete algoritmos que se comportan como animales

Hay una experta en programaci¨®n que lleva en el oficio desde que el mundo es mundo. Program¨® el modo en que recolectan las hormigas, la manera en que cazan las ballenas, el orden que rige el vuelo de las bandadas de p¨¢jaros... El portfolio de la madre naturaleza abarca m¨¢s de 3.000 millones de a?os de evoluci¨®n biol¨®gica. ?C¨®mo no ¨ªbamos a plagiar su obra?

En lo que a tecnolog¨ªa se refiere, esta copia sistem¨¢tica de las leyes del reino animal tiene por resultado una rama entera en el ¨¢rbol de los algoritmos. Es lo que se conoce como computaci¨®n bionspirada, una aproximaci¨®n emergente que se basa en los principios e inspiraci¨®n de la evoluci¨®n biol¨®gica de la naturaleza para desarrollar nuevas y m¨¢s robustas t¨¦cnicas de competici¨®n. Aqu¨ª te traemos algunos animales que ya tienen su algoritmo y las peculiaridades de su comportamiento que inspiraron a la comunidad cient¨ªfica para crearlos.

• Enjambre de pollos

En contra de lo que pueda parecer, los gallineros tienen sus normas. Sus habitantes se organizan en grupos que integran, un gallo, un n¨²mero variable de gallinas y los polluelos de estas. Cada ave tiene su papel en esta sociedad cacareante. Los pollos m¨¢s mandones del aver¨ªo dominar¨¢n a los d¨¦biles y cada nuevo habitante provocar¨¢ una disrupci¨®n temporal del orden social hasta que se establece un nuevo orden jer¨¢rquico.

As¨ª lo explican los tres investigadores que desarrollaron el algoritmo de optimizaci¨®n de enjambres de pollos (Chicken Swarm Optimization Algorithm), en su paper fundacional. La clave de esta organizaci¨®n es que el cerebro de un pollo solitario no da para mucho, pero la coordinaci¨®n que se establece entre un grupo ellos da como resultado lo que se conoce como inteligencia de enjambres. As¨ª, el pollo inepto se une a un equipo de pollos y es capaz de buscar comida bajo una jerarqu¨ªa espec¨ªfica. Esto, traducido en algoritmo da como resultado un prometedor sistema de optimizaci¨®n de problemas que presenta "un buen equilibrio entre aleatoriedad y determinaci¨®n para encontrar el resultado ¨®ptimo".

• B¨²squeda de monos

Directamente desde las ramas de los ¨¢rboles llega este algoritmo, inspirado en la manera en que los monos se mueven por sus copas para recolectar alimentos. En la naturaleza, los simios exploran los ¨¢rboles para determinar el camino ¨®ptimo hasta la comida m¨¢s apetecible. En el algoritmo, el ¨¢rbol se convierte en un abanico ramificado de posibles soluciones hasta las que deben escalar esos monos imaginarios. Cada vez que encuentran una soluci¨®n mejor, regresan a las raices y almacenan ese resultado antes de continuar trepando.

• El sonar de los delfines

Como muchos cet¨¢ceos, los delfines no necesitan verte nadando en sus narices para saber donde est¨¢s. Tiran de una pr¨¢ctica habilidad llamada ecolocalizaci¨®n para emitir r¨¢fagas de sonidos -clics- cuyas vibraciones rebotan en los objetos circundantes, como una suerte de sonar natural. Una vez localizado un punto de inter¨¦s, el delf¨ªn emite nuevos clics para ampliar la informaci¨®n sobre su distancia y direcci¨®n. Cuanto m¨¢s interesante es el objeto, m¨¢s clics entran en acci¨®n.?

Este sistema de optimizaci¨®n tambi¨¦n puede convertirse en algoritmo. En la naturaleza el delf¨ªn emite clics para localizar la mejor presa. En el algoritmo, se localiza la soluci¨®n ¨®ptima, pero siguiendo la l¨®gica del cet¨¢ceo: primero se explora todo el espacio disponible para hacer una b¨²squeda global y despu¨¦s se profundiza en la investigaci¨®n de los puntos que ofrecen mejores resultados.

• Leones orgullosos

Si has visto el Rey Le¨®n ya tenemos la mitad del camino hecha. Sabes que los leones son sociales y se organizan en manadas. Y sabes que en sus territorios puede haber n¨®madas que no est¨¢n integrados (Scar). A la hora de cazar, cada leona tiene su papel: algunas rodean a la presa y otras esperan a que esta se mueva hacia ellas. Adem¨¢s, cuando m¨¢s compleja se presenta la caza, mayor es la disposici¨®n a coperar de los felinos.

Din¨¢micas similares a estas se establecen dentro de la manada para hacer rondas de vigilancia (tarea de los leones) y en momentos de migraci¨®n, entre otras, creando as¨ª un nutrido grupo de normas a imitar por los algoritmos. El algoritmo de optimizaci¨®n de manada de leones trabaja con agentes que se organizan por grupos y asumen diferentes roles en funci¨®n de su "g¨¦nero".

• Luci¨¦rnagas seductoras
  

El centelleo de las luci¨¦rnagas tampoco es casual. Su funci¨®n es establecer un sistema de se?ales para atraer a otras luci¨¦rnagas. Cuanto m¨¢s brillo, m¨¢s poder de seducci¨®n. Si todas brillan lo mismo, el movimiento de aquella que est¨¢ recibiendo las se?ales se torna aleatorio. Estas rutinas permiten al enjambre de lib¨¦lulas tener un sistema de comunicaci¨®n que esta vez no se aplica a la b¨²squeda de comida, sino al intento de no ser comidas. Esto, en el lenguaje de los algoritmos, se ha aplicado a la resoluci¨®n de problemas en sistemas fotovoltaicos: desde optimizar las predicciones de las radiaciones solares hasta minimizar p¨¦rdidas y mejorar la calidad del voltaje.

• Ara?as sociales

La industria tecnol¨®gica puede hacer algo m¨¢s que copiar los andares de las ara?as en sus robots. Puede imitar las t¨¦cnicas de recolecci¨®n de alimentos de las m¨¢s sociables de la especie.

Como sospechar¨¢s por tus encuentros con ellas, la mayor¨ªa de estos insectos son solitarios (gracias al cielo). Pero hay unas 35.000 especies que comparten telara?as y hasta son capaces de distinguir las vibraciones que emitir¨ªa una presa de las que generar¨ªan sus cong¨¦neres. Sus acciones cooperativas en la aproximaci¨®n a la fuente de comida atrapada en la telara?a son lo que ha inspirado el algoritmo de optimizaci¨®n de ara?as sociales.

• Cuervos mangantes
  

Los cuervos tienen un cerebro relativamente grande, y lo aprovechan bien. Pueden recordar la cara de otros cuervos, se avisan entre ellos cuando aparece un cuervo enemigo, almacenan la comida sobrante en escondites para recuperarla cuando la necesidad apremia e incluso roban alimentos a otros cuervos.

El cuervo ladr¨®n piensa que todos son de su condici¨®n e incrementa sus precauciones con la mercanc¨ªa robada: llega hasta el extremo de cambiar sus escondrijos para evitar caer en la trama de otras aves chorizas. Esta constante monitorizaci¨®n, protecci¨®n y modificaci¨®n de escondrijos tambi¨¦n puede aplicarse, convertida en algoritmo, a la gesti¨®n de redes el¨¦ctricas para minimizar p¨¦rdidas.