¿De qué depende que la red sea densa o rala?

Compiten tres parámetros: la velocidad de depósito del rastro, la velocidad de su decaimiento y el ángulo o el alcance de los sensores. Un depósito fuerte y un decaimiento lento aprietan los caminos en «venas» densas; un decaimiento rápido o un ángulo amplio de los sensores hace que los agentes se dispersen — la red queda rala, más «exploradora».

¿Es un modelo biológico de verdad?

No: es un esquema simplificado a partir de Physarum. El plasmodio real usa varias señales químicas, flujos intracelulares y contracciones rítmicas. Aquí queda el mecanismo principal de realimentación positiva, por el cual agentes simples encuentran rutas eficaces.

¿Para qué sirve la difusión del rastro?

Sin difusión el rastro tendría el ancho de una celda y los demás agentes casi no lo «verían». La difusión lo ensancha hacia los lados y lo convierte en un gradiente por el que ya se puede caminar: así, en un modelo estigmérgico, aparecen redes.

Moho mucilaginoso Physarum (agentes)

Unos 4500 agentes siguen un quimioatrayente depositado: depósito, difusión, decaimiento y tres haces sensoriales — autoorganización en redes de caminos.

Sobre el modelo

Miles de agentes recorren una cuadrícula y leen el campo de un quimioatrayente. Cada agente tiene tres sensores — a la izquierda, al centro y a la derecha de su rumbo — y gira hacia el sensor de mayor concentración. Donde pasa, deja un rastro en el campo; el campo luego se difunde a las celdas vecinas y decae de forma exponencial en cada paso. Ese bucle «sentir → girar → depositar → difundir → decaer», conocido por los trabajos de Jeff Jones, modela el comportamiento del moho mucilaginoso Physarum polycephalum: a partir de reglas locales crecen espontáneamente redes de transporte ramificadas, muy parecidas a las redes de forrajeo del plasmodio real.

Para quién: Sistemas complejos y biología computacional: reglas locales, estigmergia, redes de transporte.

Conceptos clave

Physarum polycephalum
modelo basado en agentes
quimiotaxis
reacción-difusión
autoorganización
redes de transporte

Cómo funciona

Miles de agentes recorren una cuadrícula y leen el campo de quimioatrayente con tres sensores (izquierda, frente, derecha). Cada uno gira hacia el sensor más «sabroso», deja un rastro en el campo, y el campo mismo se difunde a las celdas vecinas y decae de forma exponencial. El bucle mínimo «sentir → girar → depositar → difundir → decaer», descrito por Jeff Jones para el modelo de Physarum polycephalum, se autoorganiza por realimentación positiva en redes de transporte ramificadas, muy parecidas a las «venas» de forrajeo del moho mucilaginoso real.

Fórmulas principales

pos ← pos + v · (cos θ, sin θ)

C(x, y) ← (1 − ρ) · ∇²-blur(C + dep) (decaimiento + difusión)

Preguntas frecuentes

¿De qué depende que la red sea densa o rala?: Compiten tres parámetros: la velocidad de depósito del rastro, la velocidad de su decaimiento y el ángulo o el alcance de los sensores. Un depósito fuerte y un decaimiento lento aprietan los caminos en «venas» densas; un decaimiento rápido o un ángulo amplio de los sensores hace que los agentes se dispersen — la red queda rala, más «exploradora».
¿Es un modelo biológico de verdad?: No: es un esquema simplificado a partir de Physarum. El plasmodio real usa varias señales químicas, flujos intracelulares y contracciones rítmicas. Aquí queda el mecanismo principal de realimentación positiva, por el cual agentes simples encuentran rutas eficaces.
¿Para qué sirve la difusión del rastro?: Sin difusión el rastro tendría el ancho de una celda y los demás agentes casi no lo «verían». La difusión lo ensancha hacia los lados y lo convierte en un gradiente por el que ya se puede caminar: así, en un modelo estigmérgico, aparecen redes.

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