¿Cómo figura la rana arborícola japonesa en el último trabajo del célebre matemático Steven Strogatz? Como resulta, bastante prominente.
"Habíamos leído acerca de estas divertidas ranas que saltan y croan, "dijo Strogatz, el profesor Jacob Gould Schurman de Matemáticas Aplicadas. "Forman patrones en el espacio y el tiempo. Por lo general, se trata de la reproducción. Y según la forma en que el otro chico o chicos están croando, no quieren estar cerca de otro que croa al mismo tiempo que ellos, porque se atascarán ".
Strogatz y Kevin O'Keeffe, Doctor. '17, utilizaron el curioso ritual de apareamiento de las ranas arborícolas japonesas masculinas como inspiración para su exploración de los "swarmalators", su término para los sistemas en los que la sincronización y el enjambre ocurren juntos.
Específicamente, consideraron osciladores cuya dinámica de fase y dinámica espacial están acopladas. En el caso de las ranas arborícolas macho, intentan croar en antifase exacto (uno croa mientras el otro está en silencio) mientras se alejan de un rival para ser escuchados por las hembras.
Esto abre "una nueva clase de problemas matemáticos, "dijo Strogatz, un miembro presidencial de Stephen H. Weiss. "La pregunta es, ¿Qué esperamos ver cuando la gente comience a construir sistemas como este u observarlos en biología? "
Su papel "Osciladores que se sincronizan y enjambran, "fue publicado el 13 de noviembre en Comunicaciones de la naturaleza . Strogatz y O'Keeffe, ahora investigador postdoctoral del Senseable City Lab en el Instituto de Tecnología de Massachusetts, colaboraron con Hyunsuk Hong de la Universidad Nacional de Chonbuk en Jeonju, Corea del Sur.
El enjambre y la sincronización implican grandes grupos autoorganizados de individuos que interactúan de acuerdo con reglas simples, pero rara vez se han estudiado juntos, Dijo O'Keeffe.
"Nadie había conectado estas dos áreas, a pesar de que existían todos estos paralelos, ", dijo." Esa fue la idea teórica que nos sedujo, Supongo. Y también hubo un par de ejemplos concretos, lo que nos gustó, incluidas las ranas arborícolas ".
Los estudios de enjambres se centran en cómo se mueven los animales (piense en las aves que acuden en bandadas o en bancos de peces) mientras descuidan la dinámica de sus estados internos. Los estudios de sincronización hacen lo contrario:se centran en la dinámica interna de los osciladores. Strogatz siempre ha estado fascinado por la sincronía de las luciérnagas y otros fenómenos similares, dando una charla TED sobre el tema en 2004, pero no en su movimiento.
"[El enjambre y la sincronización] son muy similares, y sin embargo, nunca estuvieron conectados entre sí, y parece tan obvio, ", Dijo O'Keeffe." Es un panorama completamente nuevo de posibles comportamientos que no se habían explorado antes ".
Usando un par de ecuaciones gobernantes que asumen que los enjambres son libres de moverse, junto con simulaciones numéricas, el grupo encontró que un sistema swarmalator se instala en uno de cinco estados:
Mediante el estudio de modelos simples, el grupo descubrió que la combinación de "sincronización" y "enjambre" conduce a patrones ricos tanto en el tiempo como en el espacio, y podría conducir a un mayor estudio de los sistemas que exhiben este comportamiento dual.
"Esto abre muchas preguntas para muchas partes de la ciencia:hay muchas cosas que probar que la gente no había pensado en probar, ", Dijo Strogatz." Es la ciencia la que abre las puertas a la ciencia. Está inaugurando la ciencia en lugar de culminar la ciencia ".
