Un enfoque hormiga-inspirado al muestreo matemática

Los animales como las hormigas tienen el reto de explorar su entorno para buscar lugares de comida y potencial para vivir. Con un gran grupo de personas, como una colonia de hormigas, una gran cantidad de tiempo que se perdería si las hormigas exploran repetidamente las mismas áreas vacías.

El equipo interdisciplinario de la Universidad de Facultades de Ingeniería y Ciencias de la Vida de Bristol, predijo que las especies estudiadas, la 'hormiga de rock', utiliza alguna forma de comunicación química para evitar la exploración de un mismo espacio varias veces.

El autor principal, el Dr. Edmund Hunt, dijo:

"Esto sería una inversión de la historia de Hansel y Gretel, en lugar de seguir los senderos de los demás, que evitarían ellos con el fin de explorar colectivamente.

"Para probar esta teoría, se realizó un experimento donde se deja que las hormigas explorar una un escenario vacío por uno. En la primera condición, limpiamos la arena entre cada hormiga para que no pudieran dejar ningún rastro de su paso. En la segunda condición , no lo hicimos limpia entre las hormigas. las hormigas en la segunda condición (sin limpieza) realizan una mejor exploración de la arena, que cubren más espacio ".

En matemáticas, una distribución de probabilidad describe qué tan probable son cada uno de un conjunto de diferentes resultados posibles: por ejemplo, la posibilidad de que una hormiga encontrará comida en un lugar determinado. En muchos problemas de ciencia e ingeniería, estas distribuciones son muy complejas, y no tienen una descripción matemática ordenada. En lugar de ello, se debe probar de ella para obtener una buena aproximación: con un deseo de evitar muestreo demasiado de partes sin importancia (baja probabilidad) de la distribución.

El equipo quería saber si la adopción de un enfoque de hormigas de inspiración podría acelerar este proceso de muestreo.

"Hemos previsto que podríamos simular el enfoque adoptado por las hormigas en el problema de muestreo matemática, dejando detrás de un 'rastro negativo' de las que ya se han tomado muestras. Hemos encontrado que nuestro método de muestreo de hormigas de inspiración fue más eficiente (más rápido) que un método estándar que no deja un recuerdo de los que ya se han tomado muestras ", dijo el Dr. Hunt.

Estos resultados contribuyen a un interesante paralelismo entre el problema de la exploración confrontado por las hormigas, y el problema de muestreo matemático de la adquisición de información. Este paralelo puede informar a nuestra comprensión fundamental de lo que las hormigas han evolucionado para hacer: adquirir la información de manera más eficiente.

"Nuestro método de muestreo de hormigas de inspiración puede ser útil en muchos campos, como la biología computacional, para acelerar el análisis de problemas complejos. Al describir el comportamiento colectivo de las hormigas en términos de información, sino que también nos permite cuantificar lo útil que son diferentes aspectos de su comportamiento para su éxito. por ejemplo, cuánto mejor rendimiento dan cuando sus feromonas no se limpian de distancia. Esto podría permitirnos hacer predicciones acerca de qué mecanismos de comportamiento son más propensos a ser favorecidos por la selección natural ".

fuente: University of Bristol. "An ant-inspired approach to mathematical sampling." ScienceDaily. ScienceDaily, 19 June 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/06/200619094203.htm>.