¿Sabías que cuando un grupo de robots o bacterias se mueve en un espacio donde hay varios objetos libres, desvían estos objetos para poder pasar? Un equipo de investigación internacional logró demostrar que la estela que deja este movimiento contribuye a la formación de grupos, funcionando como un eficaz mecanismo de comunicación entre ellos, en un estudio publicado ahora en Nature Communications. .
El primer autor, Cristóvão Dias, es investigador del Departamento de Física y del Centro de Física Teórica y Computacional de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Lisboa (Ciências ULisboa) (Portugal). Manish Trivedi y Giorgio Volpe (University College London, Reino Unido), Giovanni Volpe (Universidad de Gotemburgo, Suecia) y Nuno Araújo (Ciências ULisboa) son coautores de este artículo.
Comprender los mecanismos de coordinación en sistemas descentralizados tiene el potencial de impactar positivamente en varios campos del conocimiento, desde la biología hasta la robótica. Para descubrir cómo surgió esta colaboración, la relevancia de estos avances científicos y los próximos pasos de la investigación, hablamos con los autores.
Nuno Araújo (NA):Durante los últimos años, en el contexto de una red doctoral financiada por la Comisión Europea, colaboramos con estos dos grupos, uno de la Universidad del College of London y la Universidad de Gotemburgo (Suecia). , en el estudio del movimiento de partículas activas como bacterias, micro robots y otros, en ambientes desordenados.
Al observar la forma en que interactúan con el entorno circundante, cambiándolo y cómo esto afecta el movimiento de las propias partículas, identificamos un comportamiento no trivial que condujo a la formación de grupos y desarrollamos métodos para comprender mejor los mecanismos involucrados. P>
Cristóvão Dias (CD):Este estudio aborda un sistema compuesto por partículas coloidales del tipo Jano que, como el dios griego Jano, tienen dos "caras" diferentes. En nuestro caso, se trata de partículas esféricas en las que uno de los hemisferios está recubierto de grafito, dándoles propulsión en una dirección concreta, comportándose como un robot a microescala.
Nuestro objetivo es comprender cómo estas partículas activas, que actúan como agentes autónomos, interactúan con el entorno circundante, cambiándolo, y cómo la memoria de estos cambios facilita la coordinación, culminando en la formación de grupos.
CD:Cuando una partícula activa se mueve en un medio con objetos en movimiento, choca con ellos terminando por desviarlos. Esto conduce a la formación de canales que pueden ser utilizados por otras partículas activas.
Combinando métodos experimentales y computacionales, lo que pudimos demostrar es que la formación de estos canales promueve un mayor encuentro entre partículas activas y consecuentemente la formación de grupos. Así, a pesar de que las especies involucradas no pueden comunicarse directamente, surge una capacidad para coordinar su acción y formar grupos de manera eficiente.
NA:Este trabajo allana el camino para la introducción de métodos que permitan la exploración de medios complejos mediante sistemas activos desprovistos de razonamiento. El conocimiento producido contribuye al avance de la comprensión científica, pero también tiene implicaciones prácticas, ofreciendo enfoques innovadores para el desarrollo de sistemas autónomos capaces de operar de manera eficiente en entornos desafiantes.
Esta comprensión profunda de los mecanismos de coordinación en sistemas descentralizados tiene el potencial de impactar positivamente en varios campos del conocimiento, desde la biología hasta la robótica, ayudando a comprender cómo la naturaleza desarrolló mecanismos de coordinación eficientes y ayudando a implementar sistemas autónomos con una complejidad mínima de unidades individuales. /P>
NA:Los próximos pasos implican profundizar nuestra comprensión de este mecanismo de coordinación y explorar las implicaciones en un contexto más general. Pretendemos aplicar este conocimiento para mejorar la eficiencia y adaptabilidad de los sistemas descentralizados a diferentes escalas de duración y tiempo.
CD:Este trabajo destaca la importancia de explorar y comprender las complejas interacciones entre los sistemas activos y su entorno y aprovechar estos principios para mejorar la eficiencia y adaptabilidad de los sistemas autónomos en diversas áreas.
Más información: Cristóvão S. Dias et al, La memoria ambiental impulsa la formación de grupos de individuos despistados, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-43099-0
Información de la revista: Comunicaciones sobre la naturaleza
Proporcionado por la Universidad de Lisboa
