El algoritmo de las hormigas para hacer puentes

El algoritmo simple que utilizan las hormigas para construir puentes

Incluso sin nadie a cargo, las hormigas del ejército trabajan colectivamente para construir puentes desde sus cuerpos. Una nueva investigación revela las reglas simples que conducen a un comportamiento grupal tan complejo.
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Vaishakh Manohar

Kevin Hartnett  |  Quanta Magazine
Escritor sénior

Las hormigas del ejército forman colonias de millones sin embargo, no tienen un hogar permanente. Marchan a través de la jungla cada noche en busca de un nuevo terreno de forrajeo. En el camino, realizan hazañas logísticas que harían sentir orgulloso a un general de cuatro estrellas, incluida la construcción de puentes con sus propios cuerpos.

Al igual que los enjambres de robots baratos y tontos que exploré en mi artículo reciente, las hormigas del ejército manejan esta coordinación sin ningún líder y con recursos cognitivos mínimos. Una hormiga del ejército individual es prácticamente ciega y tiene un cerebro minúsculo que no puede comenzar a comprender su elaborado movimiento colectivo. "No hay un líder, ningún arquitecto que diga 'tenemos que construir aquí'", dijo Simon Garnier, director del Swarm Lab en el Instituto de Tecnología de Nueva Jersey y coautor de un nuevo estudio que predice cuándo una colonia de hormigas del ejército decidirá construir un puente.

El estudio de Garnier ayuda a explicar no solo cómo las hormigas no organizadas construyen puentes, sino también cómo llevan a cabo la tarea aún más compleja de determinar qué puentes vale la pena construir.


A medida que la brecha se amplía lentamente, un puente de la hormiga del ejército se derrumba y luego se recupera. Simon Garnier, Helen McCreery y el Instituto de Tecnología de Nueva Jersey

Para ver cómo se desarrolla esto, toma la perspectiva de una hormiga en la marcha. Cuando se trata de una brecha en su camino, se ralentiza. El resto de la colonia, aún avanzando a toda velocidad a 12 centímetros por segundo, viene pisoteando su espalda. En este punto, dos simples reglas entran en juego.

El primero le dice a la hormiga que cuando sienta que otras hormigas caminan sobre su espalda, se debe congelar. "Mientras alguien te pase, te quedas quieto", dijo Garnier.

Este mismo proceso se repite en las otras hormigas: pasan por encima de la primera hormiga, pero - uh - oh - la brecha sigue ahí, por lo que la siguiente hormiga en la línea se ralentiza, se pisotea y se congela en su lugar. De esta manera, las hormigas construyen un puente lo suficientemente largo como para abarcar cualquier brecha que se encuentre frente a ellos. Las hormigas que se arrastran en la colonia caminan sobre ella.

Sin embargo, hay más que eso. Los puentes implican compensaciones. Imagina que una colonia de hormigas llega a una brecha en forma de V en su camino. La colonia no quiere rodear la brecha, eso llevaría demasiado tiempo, pero tampoco construye un puente en la parte más ancha de la brecha que minimice la distancia que debe recorrer la colonia. El hecho de que las hormigas armadas no siempre construyan el puente minimizador de distancia sugiere que hay algún otro factor en su cálculo inconsciente.


Una brecha en forma de V ofrece a las hormigas una solución de compromiso: una ruta más directa requerirá más hormigas para construir. Christopher R. Reid, Matthew J. Lutz y el Instituto de Tecnología de Nueva Jersey

"En ecología cuando ves algo como esto, generalmente significa que hay una relación de costo-beneficio", dijo Garnier. "Intenta comprender: ¿cuál es el beneficio y cuál es el costo?"

El costo, según los ecologistas, es que las hormigas atrapadas en puentes no están disponibles para otras tareas, como la búsqueda de alimento. En cualquier momento de una marcha, una colonia puede mantener de 40 a 50 puentes, con tan solo uno y hasta 50 hormigas por puente. En un documento de 2015, Garnier y sus colegas calcularon que hasta el 20 por ciento de la colonia se puede bloquear en puentes a la vez. En este punto, una ruta más corta no vale las hormigas adicionales que se necesitarían para crear un puente más largo.

Excepto, por supuesto, las hormigas individuales no tienen idea de cuántos de sus colonos se están aferrando a una brecha. Y aquí es donde entra en juego la segunda regla. Como las hormigas individuales ejecutan el algoritmo "puente", tienen una sensibilidad a ser estampadas. Cuando el tráfico sobre sus espaldas está por encima de cierto nivel, se mantienen en su lugar, pero cuando cae por debajo de un umbral -tal vez porque muchas otras hormigas están ocupadas en la construcción de puentes- la hormiga se descongela y vuelve a unirse a la marcha.

Este nuevo artículo surgió de experimentos realizados con hormigas del ejército en la jungla panameña en 2014. Con base en esas observaciones, los investigadores han creado un modelo que cuantifica la sensibilidad de las hormigas al tránsito peatonal y predice cuándo una colonia se unirá a un obstáculo y cuándo lo hará. decidir, en cierto sentido, que es mejor dar la vuelta.

"Estamos tratando de averiguar si podemos predecir cuánto atajo harán las hormigas dada la geometría de su entorno", dijo Garnier.

La evolución ha equipado aparentemente a las hormigas del ejército con el algoritmo correcto para la construcción de puentes sobre la marcha. Los investigadores que trabajan para construir enjambres de robots simples todavía están buscando las instrucciones que les permitan a sus máquinas baratas realizar hazañas similares. Un desafío al que tienen que enfrentarse es que la naturaleza hace que las hormigas sean más confiables, y a un costo menor, que los humanos pueden fabricar enjambres de bots, cuyas baterías tienden a morir. Un segundo es que es muy posible que exista más comportamiento de hormigas gobernantes que dos reglas simples.

"Describimos hormigas del ejército como simples, pero ni siquiera entendemos lo que están haciendo. Sí, son simples, pero tal vez no sean tan simples como la gente piensa ", dijo Melvin Gauci, un investigador de la Universidad de Harvard que trabaja en la robótica de enjambres.

Los algoritmos no están matando la cultura creativa

Algoritmos no están matando Cultura Creativa
Los algoritmos son fundamentalmente no creativa. Cada conjunto de números crujían, cada resultado calculado, necesita un componente humano igual y quizás opuesta a traerlo a la vida.
KYLE CHAYKA - Pacific Standard



El Registro Nacional de Cine ha recopilado una lista de las películas americanas más importantes en la historia, seleccionados por un panel de expertos con décadas de experiencia académica. En un estudio reciente de la Universidad Northwestern, un programa informático crujía datos públicos en línea para generar casi exactamente la misma lista sin experiencia humana requerida. Por métricas que analizan como ingresos de taquilla, citas de Wikipedia, y la clasificación de búsqueda de Google, este algoritmo fue capaz de mejores críticos de cine humanos en su propio juego.

El estudio, publicado en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias, sugiere que podemos utilizar métodos cuantitativos para llegar a lo que solemos ver como un juicio cualitativo de realización artística. Del mismo modo, un estudio de 2013 en la Universidad de Stonybrook encontró que con esta técnica de "estilometría estadístico", un tipo de sabermetrics para la cultura en lugar de béisbol un algoritmo capaz de predecir con un 84 por ciento de precisión que las novelas se convertirá en un éxito comercial. Empresas como Epagogix y defensores, como el ex profesor de estadística Vinny Bruzzese ofrecen análisis predictivo de guiones, así, intentar utilizar ecuaciones de adivinar simplemente que las secuencias de comandos funcionarán mejor.

Es fácil imaginar que estos algoritmos están matando la creatividad, que nos conduce por un camino a un dispositivo que escupe de nuevo los libros perfectos y guiones de cine como una versión literaria de coche auto-conducción de Google. Uno casi puede oír a los guionistas y novelistas recogidos del mundo gritando de angustia cuando contemplan su futuro irrelevancia. ¿Están los artistas van a ser sustituidos por programas de ordenador sin alma?

El software podría estar tomando un papel más importante que nunca en la creatividad cultural, pero por temor a su impacto no es por temor a que a diferencia de la prensa de Gutenberg mataría el arte de escribir en el siglo 15.

La paranoia es comprensible. Algoritmos ya gobiernan la mayoría de nuestras experiencias en línea, desde la selección de las historias que aparecen en nuestras noticias Facebook alimenta a decidir las fechas posibles en OkCupid. Están "conquistar el mundo", como una charla TEDx puso. Sin embargo, el miedo más grande de la mecanización, la noción aterradora que el arte creativo puede ser replicado tecnológicamente con sólo pulsar un botón, es infundado. Yo diría que más que nosotros sustitución, algoritmos computacionales En realidad nos proporcionan nuevas herramientas para reflexionar sobre nuestra propia cultura muy humano.

A pesar de que una escritura periodista artículos que los algoritmos pronto podrían replicar automáticamente a la Associated Press que ya está utilizando el software para generar sus informes sobre las ganancias corporativas, no estoy particularmente miedo de mi propia creatividad convirtiéndose en inútil. Eso es porque los algoritmos sólo son capaces de deducir las tendencias de los datos que se dan, decidir qué nuevos libros podrían ser piezas negociables o que de noticias convincente por juzgarlos contra ejemplos previamente exitosas. Carecen de una visión humana.

Ante esta incapacidad para "hacerlo nuevo", como Ezra Pound dijo, los algoritmos están atrapados en el pasado. Los grandes estudios y editoriales que dependen de análisis predictivo pudieron encontrar su trabajo de repente derivado en su intento de hacer sólo las apuestas asistido por ordenador más seguros posible.

Utilizando datos de la inspiración no es una práctica nueva. Amazon permite a los usuarios votar sobre los que los pilotos de televisión que produce. Netflix utiliza asimismo información sobre lo que los suscriptores ya miran a planificar su originales propios espectáculos-castillo de naipes se hizo porque los espectadores amaron La Red Social, que David Fincher también dirigió, así como la estrella Kevin Spacey. Estas estrategias imitar el efecto de los algoritmos de predicción sin que necesariamente el uso de ellos. Los escritores no han desaparecido ni tiene el mundo terminado, aunque la televisión puede ser un poco más aburrido como resultado.

Del mismo modo, Marvel y Warner Brothers están planeando decenas de películas de superhéroes de aquí a 2020. El último grupo de luchadores galácticas de gran presupuesto fue un éxito, por lo que los siguientes doce películas será, también, o lo que el pensamiento va. Puede haber un problema técnico, sin embargo, para ser eficaces, los algoritmos deben también cambian con sus audiencias, que eventualmente podría sufrir de agotamiento héroe imprevisto.

Mientras que atienden a la comerciabilidad podría ir en contra de la sensibilidad de algunos escritores, no es un pecado. Algoritmos predictivos exitosos también podría significar que los estudios hacen apuestas fuertes en sus películas independientes, incluso a medida que reducen el riesgo en sus títulos mega-presupuesto. Podría haber más espacio para complacer a la corriente principal y nichos de público por igual, además de fomentar el éxito sin precedentes rara como congelado, las niñas, o Jeff VanderMeer del Sur Alcance Trilogy.

Los algoritmos son una bala mágica. Claro, Hollywood podría saber que el público como las comedias extravagantes con dos protagonistas femeninas, pero que son esos personajes van a ser y lo que van a decir? La computadora no puede escribir un guión completo, ni de datos puede dar todas las respuestas. Debemos abrazar las formas algoritmos nos pueden ayudar en lugar de centrarse en cómo podrían hacer daño.

Los algoritmos son simplemente un punto de partida donde comienza el trabajo creativo real. Artistas y diseñadores visuales expertos en tecnología ya están mostrando cómo los algoritmos pueden aumentar la creatividad en lugar de reemplazarlo, con ecuaciones para abrir nuevos caminos creativos. De hecho, las computadoras podrían ser especialmente adecuado para encontrar justo lo que hace que el arte convincente. "Los algoritmos están diseñados para el procesamiento de la cultura humana," el artista londinense Mateo Plummer-Fernández dice.

El trabajo de Plummer-Fernández incluye esculturas abstractas y jarrones geométricas creadas por algoritmos repitiendo hasta que se forman formas que ningún humano podría imaginar. Las piezas nos muestran lo que parece cuando artistas y máquinas colaboran. "Algoritmos están profundamente hibridan con la actividad humana, de las intenciones de su programador a los datos humanos generados por las que se alimentan de", dice Plummer-Fernández.

En noviembre pasado, el artista Internet Darius Kazemi creado Generación Mes Nacional de Novela, una respuesta algorítmico al desafío anual novela-escritura de un nombre similar. En lugar de escribir una novela, Kazemi instó a los programadores a diseñar algoritmos que se salieron no sólo una idea para un programa de televisión, pero un manuscrito completo. Entradas a NaNoGenMo incluyeron un misterioso tomo faux-medieval por Liza Daly y un cómic detective noirish de Greg Borenstein. Cada vez que uno de estos algoritmos artísticas se ejecuta, un libro nuevo emerge, completamente único e imposible sin la ayuda de una ecuación.

Los nuevos libros no tienen sentido narrativo perfecto, de ahí la necesidad permanente de un editor humano. Pero tal es el defecto fatal de la cultura algorítmica. En realidad, es fundamentalmente poco creativo. Cada conjunto de números crujían, cada resultado calculado, necesita un componente humano igual y quizás opuesta a traerlo a la vida.

El futuro no es tan oscuro como la paranoia algoritmo podría sugerir. Así que anímate, novelistas reunidos: Software podría estar tomando un papel más importante que nunca en la creatividad cultural, pero por temor a su impacto no es por temor a que a diferencia de la prensa de Gutenberg mataría el arte de escribir en el siglo 15. Las nuevas herramientas tecnológicas tienen una manera de generar creatividad más humana, no menos.