Tres reglas para volar en parvada
Mi proyecto de tesis fue reproducir el movimiento de una parvada.
La intención era hacerlo con drones. Al final terminó siendo sólo una simulación —pero una que sí se comportaba como grupo: cada individuo tomaba decisiones por su cuenta y aun así surgía un movimiento colectivo.
Lo que no esperaba encontrar
Investigando me topé con algo que no me esperaba: las parvadas y los cardúmenes se mueven con las mismas reglas. Al menos matemáticamente, al menos de forma abstracta.
El medio es completamente distinto —aire y agua no se parecen en nada— y aun así el modelo es el mismo. Eso, para mí, fue lo mejor de todo el proyecto.
El modelo base es el primer modelo de Reynolds, que define el movimiento con tres directivas expresadas como ecuaciones.
Regla 1: repulsión de corto alcance
Si dos individuos están muy cerca uno del otro, tienden a separarse.
Hay una distancia aceptable, y la razón es práctica: si hay viento —o una corriente, en el caso de los peces— pueden chocar, y si chocan se pueden lastimar.
Se implementa con un vector de velocidad en dirección contraria al vecino cercano. Y hay radios y rangos: a cierta distancia la repulsión disminuye, y más allá simplemente desaparece.
Mantenerlos alejados suena bastante obvio. Pero expresarlo de forma matemática, ponerse a pensar en cómo se calcula exactamente, es lo que hace interesante este tipo de problemas.
Regla 2: alineación
Generas vectores a partir de los vectores de velocidad que ya existen, de modo que el grupo se vea alineado y tenga un objetivo de movimiento en común.
Esto se logra midiendo en todo momento la dirección de todos los pájaros —hacia dónde van, hacia dónde están acelerando— y corrigiendo el ángulo de cada individuo. También aquí hay radios y condiciones que se tienen que cumplir para que funcione.
Regla 3: restricción de posición global
Si un individuo termina fuera del grupo, su tarea principal es regresar.
No sé si has tenido oportunidad de ver cómo vuelan los pájaros. Cuando alguno se queda atrás, o simplemente se sale de la formación, siempre regresa. Bueno: no siempre, pero busca regresar y volver a ser parte del grupo.
Movimiento emergente
Y aquí está lo importante: estas tres reglas aplican a pájaros sin líder y sin formación.
No hay nadie dirigiendo. No hay un plan. Son individuos independientes, cada uno mirando sólo a sus vecinos inmediatos, y de esas pequeñas interacciones surge un movimiento que por sí solo no existe. Eso es lo que se llama movimiento emergente.
Algunos tipos de parvadas sí tienen roles y sí existen modelos de liderazgo. Pero de ésos hablaremos en otra ocasión.
Por qué elegí contar este ejemplo
Porque muestra algo que a mí me parece la idea central de la biónica: puedes estudiar casi cualquier cosa de la naturaleza y, si tienes los suficientes elementos, reproducirla.
La naturaleza, después de muchísimos años, ya resolvió una enorme cantidad de problemas por medio de repeticiones y de errores. Sus soluciones están ahí. A veces sólo son un poco complicadas de ver.
Y hay una consecuencia que no quiero dejar fuera. Van a existir cada vez más aplicaciones biológicas, vamos a poder modificar nuestro cuerpo y otros organismos con más conocimiento y más dirección. Saber que algo se puede hacer no significa que lo tengamos que hacer. Pero entender que es posible es necesario para tomar decisiones informadas.
Este texto sale del episodio 009 del Podcast Algoritmos, sobre la biónica. El código de la simulación está en GitHub.