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Investigación sobre hormigas reta las asunciones de la auto-organización

Algu­nas hormi­gas obr­eras son “más iguales” que otras.

Como con otros insec­tos sociales, se pens­aba que los obreros eran esen­cial­mente equiv­a­lentes en la jer­ar­quía de una colo­nia de hormi­gas. Pero parece que unos pocos indi­vid­uos bien infor­ma­dos for­man gru­pos de deci­siones que lle­van a sus com­pañerasa nuevos hogares.

Los hal­laz­gos podrían agre­gar una nueva dimen­sión a los mod­e­los  de auto-organización deriva­dos de las hormigas.

“Aunque los sis­temas auto-organizados parez­can muy efi­caces bajo el supuesto de que los indi­vid­uos siguen un mismo  con­junto sim­ple de reglas, la pres­en­cia de indi­vid­uos claves, bien infor­ma­dos que  cam­bian su com­por­tamiento debido a expe­ri­en­cia pre­via gen­eral, podría  mejo­rar su rendimiento aún más”  escri­bieron  biól­o­gos de las Uni­ver­si­dades de Bris­tol y la Uni­ver­si­dad de Toulouse en un paper el pasado 24 de agosto en el Jour­nal of Exper­i­men­tal Biol­ogy.

Para estu­diar la “caza de nidos”, Nathalie Stroe­meyt y sus cole­gas Nigel Franks y Mar­tin Giurfa recolec­taron hormi­gas “cazado­ras de casa”, o tem­notho­rax albipen­nis, de la costa sur del Reino Unido. Estas pequeñas hormi­gas mar­rón claro hacen nidos sim­ples enter­ra­dos con arena sobre las gri­etas de las rocas.

Moviendo las hormi­gas en el lab­o­ra­to­rio, Stroeymeyt les dió nidos arti­fi­ciales bien abaste­ci­dos. Ella luego colocó nidos idén­ti­cos vacíos  en el lado opuesto del ter­ri­to­rio de las hormi­gas, cada  espalda de las hormi­gas fue pin­tada con mar­cas de color indi­vid­ual­mente iden­ti­fi­ca­ble. Cámaras web y un soft­ware iden­ti­fi­cador de movimiento per­mi­tió a los inves­ti­gadores seguir el movimiento especí­fico de cada hormiga.

Una sem­ana después Stroeymeyt colocó un segundo nido descono­cido en el ter­ri­to­rio y destruyó su casa orig­i­nal. Aunque algu­nas hormi­gas empezaron a cor­rer por todas partes al azar, algu­nas pocas que ya habían explo­rado el nido alter­na­tivo fueron direc­ta­mente hacia él.

Estas hormi­gas luego ráp­i­da­mente volvieron al nido destru­ido a reclu­tar seguidores. Ellas repi­tieron el pro­ceso hasta que hubieron las sufi­cientes como para reubicar a toda la colonia.

La may­oría de estu­dios de cómo las hormi­gas encuen­tran nuevos nidos usa colo­nias no famil­iar­izadas con el nuevo ter­ri­to­rio, y asumen que todas las obr­eras siguen las mis­mas reglas. Pero esto no es real­ista, y como mod­elo para auto-organización y toma de deci­siones dis­tribuida — hormi­gas han inspi­rado varias for­mas de coor­di­nación de trá­fico, desde autos hasta datos– esto no parece ser ópti­ma­mente eficiente.

“Esto comienza a cam­biar como pen­samos acerca de la auto-organización”,  dijo Nicola Plowes, un ecol­o­gista del com­por­tamiento y espe­cial­ista en hormi­gas de la Uni­ver­si­dad estatal de Ari­zona, quien no estaba involu­crado en la inves­ti­gación. “Indi­vid­uos infor­ma­dos tomando esas deci­siones provo­can un pro­ceso que es más efi­ciente que un sim­ple sitema homo­ge­neo auto-organizado”

Plowes cree que los hal­laz­gos serán intere­santes para téc­ni­cos y matemáti­cos que usan algo­rit­mos basa­dos en insectos.

“El aerop­uerto inter­na­cional de Sky Har­bor, por ejem­plo, usa algo­rit­mos basa­dos en hormi­gas para el trans­porte de equipaje”, dijo ella.

“Sabe­mos que  incor­po­raando indi­vid­uos infor­ma­dos podemos hacer que las cosas fun­cio­nen mejor y más rápido.”

Artículo tomado de WIRED SCIENCE

TRADUCCIÓN DE ABSTRACT

En la auto-organización sub­y­a­cen var­ios pro­ce­sos colec­tivos en un gran grupo de ani­males donde emer­gen patrones coor­di­na­dos y activi­dades a nivel de grupo a par­tir de inter­ac­ciones locales entre sus miem­bros. Aunque recien­te­mente se ha recono­cido la impor­tan­cia de la atuación de indi­vid­uos claves en cier­tos pro­ce­sos colec­tivos, es ampli­a­mente creido que deci­siones de auto-organización son igual­mente com­par­tidas entre todos o un sub­con­junto de indi­vid­uos que actúan como tomadores de decisión, a menos que exis­tan con­flic­tos sig­ni­fica­tivos de intere­ses entre todos los miem­bros del grupo. Aquí mostramos que cier­tos indi­vid­uos son despro­por­cionada­mente influyentes en las deci­siones de auto-organización en un sis­tema donde todos los indi­vid­uos com­parten los mis­mos intere­ses : la selec­ción de un nido para hormi­gas Tem­notho­rax albipen­nis. Obr­eras que vis­i­taron un buen nido disponible antes de su emi­gración (nido cono­cido)  mem­o­rizaron su ubi­cación, y luego usaron su memo­ria para nave­gar efi­cien­te­mente y encon­trar este nido más rápido que através de explo­ración aleato­ria. Adi­cional­mente estas hormi­gas obr­eras con­fi­a­ban en su infor­ma­ción pri­vada para agilizar deci­siones indi­vid­uales sobre el nido cono­cido. Esto con­firió un sesgo  a favor de nidos  cono­ci­dos sobre nidos nuevos durante la emi­gración. Obr­eras infor­madas mostraron tener un por­centaje tanto de reclu­tamiento como de trans­porte hacia el nido sig­ni­fica­ti­va­mente más alto que obr­eras ingen­uas. Esto sug­iere que fueron las prin­ci­pales deter­mi­nado­ras de la pref­er­en­cia colec­tiva por nidos cono­ci­dos, y esto con­tribuyó bas­tante a mejo­rar la per­for­mance colec­tiva. En gen­eral estos resul­ta­dos indi­can que las deci­siones de auto-organización no son siem­pre equi­tati­va­mente com­par­tidas por todos los tomadores de decisión, aún en sis­temas donde no hay con­flic­tos de interés. Gru­pos de ani­males pueden, en cam­bio, ben­e­fi­cia­rse del conocimiento de indi­vid­uos bien infor­ma­dos que actúan como líderes en decisiones.

Tra­duc­ción de artículo WIRED y abstract: bloggerfiis


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Inteligencia Artificial y Cibernética

Es un lugar común escuchar el uso del tér­mino “cibernética” como equiv­a­lente de “aquel hecho infor­mático en un entorno de com­puta­do­ras y robots”, por des­gra­cia esta aber­ración no es exclu­siva del hablar del ciu­dadano común y cor­ri­ente poco infor­mado, sino que ha alcan­zado un alar­mante uso gen­er­al­izado entre académi­cos y pro­fe­sion­ales de dis­ci­plinas rela­cionadas a ella.

Hace un tiempo escribi­mos un post sobre la defini­ción de Cibernética , ahora , a modo de ejem­plo y divul­gación quisiéramos referirnos al tema de la Inteligen­cia Arti­fi­cial y la Cibernética.

Para muchos estas dos dis­ci­plinas son muy afines, pero eso es sólo una apariencia,la uti­lización de algunos mecan­is­mos cibernéti­cos en la Inteligen­cia Arti­fi­cial de ningún modo la hacen Cibernética, pues ésta como dis­ci­plina tiene sus pro­pios fundamentos.

De hecho, a man­era de anéc­dota, cuando Hum­berto Mat­u­rana, respetado ciber­netista, co-creador junto a  Fran­cisco Varela del con­cepto de “Autopoiesis”, estuvo en los lab­o­ra­to­rios de Inteligen­cia Arti­fi­cial del MIT en los albores de esta dis­ci­plina, donde se aplic­a­ban y dis­cutían los pos­tu­la­dos fun­da­men­tales de la Inteligen­cia Arti­fi­cial, este salió bas­tante desilu­sion­ado por el mecani­cismo reinante, él, biól­ogo de for­ma­ción y ciber­netista en ciernes, notaba serias com­pli­ca­ciones para el éxito e la Inteligen­cia Arti­fi­cial fun­dada en dichos pos­tu­la­dos. Tiempo después la Inteligen­cia Arti­fi­cial tuvo un apo­geo muy grande (mucho más del que nunca ha tenido la Cibernética) pero even­tual­mente a fines de los 80 y comien­zos de los 90 se topo con­tra las dudas que ya había pre­visto, no sólo Hum­berto, sino muchos otros cibernetistas.

Para aclarar un poco el tema revise­mos un resumen de los pos­tu­la­dos prin­ci­pales de ambas disciplinas

© Paul Pan­garo 1990 — tra­duc­ción blogfiisuni

Podríamos inten­tar resumir diciendo que la Inteligen­cia Arti­fi­cial es más “real­ista” en el sen­tido en que cree en una real­i­dad obje­tiva, la cual tiene que des­cubrir, en cam­bio la Cibernética es más bien “con­struc­tivista”, pues co-construye la real­i­dad en una dinámica de relación y adap­ta­tivi­dad. Las impli­ca­ciones de estas difer­en­cias son muy grandes.

Teniendo en cuenta  lo antes men­cionado podríamos notar que la Teoría del Caos, por ejem­plo, se acopla mejor con un enfoque cibernético que con uno de inteligen­cia arti­fi­cial. Por otro lado se nota tam­bién el espec­tro gen­er­al­iz­able más amplio de la Cibernética, cuyos prin­ci­p­ios bien pueden ser apli­ca­dos, como de hecho lo es, a orga­ni­za­ciones sociales.

En ese con­texto mostramos 2 videos que ya pub­li­camos con anterioridad.

El primero con­tiene una expli­cación de la “cri­sis financiera mundial”

Este otro es de un robot lla­mado AMOS que fue con­stru­ido tomando en cuenta no los pos­tu­la­dos de la Inteligen­cia Arti­fi­cial sino los de la Teoría del Caos, este un robot que puede moverse como un insecto, ali­men­tado por un cir­cuito sen­cillo es capaz de generar muchos com­por­tamien­tos com­ple­jos. El cir­cuito emplea la idea del teoría del caos de que los sis­temas son muy sen­si­bles a pequeños cam­bios, los cuales pueden ráp­i­da­mente ser mag­nifi­ca­dos. EL robot puede usar su cir­cuito sim­ple para respon­der a la luz y el sonido, sacar el pie de un agu­jero,  o huir de obstácu­los lan­za­dos a su paso.


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La crisis financiera explicada desde la Cibernética.

La Cibernética es un campo de conocimiento que tiene ya más de 60 años, y aunque mucho desconocimiento e igno­ran­cia ha hecho que sea rela­cionada sólo con com­puta­do­ras e Inter­net, ha tenido un crec­imiento for­mi­da­ble, mostramos a con­tin­uación un video que explica la última cri­sis financiera vista desde el campo de la Cibernética.



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Cibernética

Tomado de la Enciclopedia de Teoría de Sistemas y Cibernética. (Charles  Francois)

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1.    “Campo de con­trol y comu­ni­cación en los ani­males y las máquinas” (N. Wiener 1948 p.11)

La visión orig­i­nal de Wiener es de hecho bas­tante mecanicista y cor­re­sponde a lo que será cono­cido como primera cibernética o cibernética de primer orden.

2.    “El estu­dio de los sis­temas que están abier­tos a la energía pero cer­ra­dos a la infor­ma­ción y con­trol  –sis­temas que están apre­ta­dos de información-“ (W. R. Ashby 1956  p.5).

La visión de Ashby es  muy cer­cana a la de Wiener: “La cibernética trata con todas las for­mas de com­por­tamiento en cuanto ellas son reg­u­lares, deter­mi­nadas, o repro­ducibles… Lo que la cibernética ofrece es un marco de tra­bajo sobre el cual todas las máquinas indi­vid­uales pueden ser orde­nadas, rela­cionadas y estu­di­adas” (p.2)

El punto de vista de Wiener, y en menor medida el de Ashby, tienen resisten­cias con­sid­er­ables de parte delos inves­ti­gadores de cien­cias humanas.

Ashby mismo sin embargo escribió tam­bién:  “La cibernética no estu­dia cosas sino modos de com­por­tamiento. No pre­gunta ¿qué es esto? sino ¿qué hace esto?…la mate­ri­al­i­dad es irrel­e­vante así como la tenen­cia o no de las leyes ordi­nar­ias de la física”. (1956 p.1)

Y además: “La cibernética no está condi­cionada por ser derivada de otras ramas de la cien­cia. La cibernética tiene sus pro­pios fun­da­men­tos.” (Ibíd.).

Ciber­netis­tas ale­manes pre­firieron, por lo menos hasta 1970, defini­ciones más for­males como puede apre­cia­rse en las sigu­ientes 4 definiciones:

3.    “Cien­cia de las estruc­turas de la infor­ma­ción en domin­ios téc­ni­cos y no téc­ni­cos” (bási­ca­mente rela­ciona­dos con tratamiento de datos) (Stein­buch 1955 p.325).

4.    “Teoría y téc­nica de sis­temas la cual trans­forma men­sajes” (Frank 1959 p.30)

5.    “Tratamiento matemático y con­struc­tivo de sis­temas, fun­ciones y rela­ciones gen­erales” (von  Cube 1967 p.11–16)

6.    “La teoría de la ínter-conectividad de posi­bles sis­temas auto-regulados con sus sub­sis­temas” (Klaus 1965).

El ciber­netista ruso Glushkov pro­puso en 1966 un con­cepto téc­nico bas­tante sim­i­lar de cibernética:

7.    “La teoría gen­eral de la trans­misión de la infor­ma­ción y… la teoría y prin­ci­p­ios de la con­struc­ción de las varias  trans­for­ma­ciones de la infor­ma­ción.” (1966)

Glushkov incluyo en su libro  teorías de algo­rit­mos, autó­matas dis­cre­tos, sis­temas auto-organizados, lóg­ica matemática. V. G. Drozin observó que: “…sus pos­tu­la­dos trasla­pa­ban algu­nas cosas que la cien­cia de la com­putación estaba enseñando en nue­stro país (i.e. US) (1976 p.30)

8.    “Dis­ci­plina que estu­dia reg­u­la­ciones y comu­ni­ca­ciones en seres vivos y máquinas hechas por el hom­bre” (J. de Ros­nay 1975 p.33)

Muy sig­ni­fica­ti­va­mente de Ros­nay usa la pal­abra “reg­u­lación” y no “con­trol” usada por  Wiener. Como biól­ogo él está más acos­tum­brado al aspecto no inten­cionado de la reg­u­lación. Esto se ve mejor si uno recuerda que biól­o­gos, psicól­o­gos y sociól­o­gos reac­cionaron neg­a­ti­va­mente a los “con­troles” cibernéti­cos, que ellos con­sid­er­a­ban un reduc­cionismo mecanicista, ten­tado , lo que es más, a inducir posi­bles manip­u­la­ciones a com­por­tamiento humano (y animal).

Por otro lado de Ros­nay añade: “Una defini­ción más filosó­fica dada por  L. Couf­fig­nal en 1958, ve la cibernética como: “El arte de ase­gu­rar la efi­ca­cia en la acción”. La pal­abra cibernética fue rein­ven­tada por Wiener en 1948 de la pal­abra griega “kuber­netes” que sig­nifica “piloto” o “timón”. Uno de los primeros mecan­is­mos cibernéti­cos de reg­u­lación en la máquina de vapor inven­tada por Watt y Boul­ton en 1788 fue lla­mado “gob­er­nador”… La cibernética tiene así la misma raíz que “gob­ierno”: El arte de admin­is­trar y diri­gir sis­temas alta­mente com­ple­jos. (Ibíd.)

A par­tir de 1960 empezó a emerger una visión de la cibernética menos mecanicista con Stafford Beer, G. Pastk, H. von Foer­ster, M. Maruyama, H. Mat­u­rana y otros investigadores.

De acuerdo con Stafford Beer…”La cibernética estu­dia el flujo de infor­ma­ción alrede­dor de un sis­tema y la man­era como esta infor­ma­ción es usada como un medio para reg­u­larse a sí misma. Esto fun­ciona indifer­ente­mente para seres ani­ma­dos o inan­i­ma­dos. La cibernética es una cien­cia inter­dis­ci­pli­naria, en deuda tanto con la biología como con la física, tanto con el estu­dio del cere­bro como con el estu­dio de las com­puta­do­ras, y además muy en deuda con los lengua­jes for­males de la cien­cia por proveer her­ramien­tas con las cuales el com­por­tamiento de todos los sis­temas puede ser descrito obje­ti­va­mente” (1966 p.254)

Uno se pre­gunta si Beer actual­mente usaría a pal­abra “obje­ti­va­mente” debido a que ahora es gen­eral­mente admi­tido que el conocimiento cien­tí­fico puede ser falseado (Pop­per) y resulta de un pro­ceso con­sen­sual a través de la con­ver­sación (Pask). Por supuesto y no obstante, aún podemos pos­tu­lar sin cor­rer ries­gos la exis­ten­cia de una real­i­dad obje­tiva , y todo esto no dañaría la util­i­dad de los mod­e­los cibernéticos.

Luego Beer añade: “La cibernética es pre­cisa­mente sobre la orga­ni­zación– para este es el medio sobre el cual se ejercita el con­trol. Por lo tanto la cibernética puede además ser definida, como lo ha sido por cier­tos escritores rusos, como la cien­cia de la orga­ni­zación efec­tiva” (Ibíd. p.425)

En cualquier caso la visión  de Beer no es mecanicista “La cibernética comienza cuando las posi­bil­i­dades de la algo­rit­mización de los sis­temas de con­trol ter­mina” (Citado por Drozin 1976 p.28)

De acuerdo con Krip­pen­dorff: “En la cibernética las teorías des­cansan sobre 4 pos­tu­la­dos bási­cos: var­iedad, cir­cu­lar­i­dad, pro­ceso y obser­vación” (1986 p.20)

Como señaló este autor la var­iedad está muy rela­cionada a infor­ma­ción, comu­ni­cación y con­trol; cir­cu­lar­i­dad es un resul­tado nece­sario de la retroal­i­mentación , y la lleva ala autopoiesis; pro­ce­sos vienen de retroal­i­mentación, comu­ni­cación, reg­u­lación y con­trol; y obser­vación es la condi­ción básica para la toma de deci­siones y el control.


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