La bandada es el comportamiento exhibido cuando un grupo de aves, llamado bandada , están buscando alimento o en vuelo. Las ovejas y las cabras también presentan un comportamiento rebaño.
Las simulaciones por computadora y los modelos matemáticos que se han desarrollado para emular los comportamientos de bandada de las aves también pueden aplicarse generalmente al comportamiento de "banda" de otras especies. Como resultado, el término "flotación" se aplica a veces, en informática, a especies distintas de las aves, para referirse al movimiento colectivo de un grupo de entidades autopropulsadas, un comportamiento animal colectivo exhibido por muchos seres vivos como peces , bacterias. , e insectos . [1]
La congregación se considera un comportamiento emergente que surge de reglas simples que siguen los individuos y no implica ninguna coordinación central.
Existen paralelismos con el comportamiento de los peces en forma de bancos , el comportamiento de enjambres de los insectos y el comportamiento de manada de los animales terrestres. Durante los meses de invierno, los estorninos son conocidos por agruparse en enormes bandadas de cientos a miles de individuos, murmuraciones , que cuando emprenden el vuelo por completo, presentan grandes exhibiciones de intrigantes patrones arremolinados en los cielos sobre los observadores.
El comportamiento de bandada fue simulado en una computadora en 1987 por Craig Reynolds con su programa de simulación Boids . [2] Este programa simula agentes simples (boids) a los que se les permite moverse de acuerdo con un conjunto de reglas básicas. El resultado es similar a una bandada de pájaros , un banco de peces o un enjambre de insectos . [3]
Se han realizado mediciones de las bandadas de aves [4] usando cámaras de alta velocidad y se ha realizado un análisis por computadora para probar las reglas simples de bandada que se mencionan a continuación. Se ha descubierto que generalmente son válidas en el caso de las bandadas de aves, pero la regla de atracción de largo alcance (cohesión) se aplica a los 5 a 10 vecinos más cercanos de la bandada de aves y es independiente de la distancia de estos vecinos al ave. Además, existe una anisotropía con respecto a esta tendencia a la cohesión, mostrándose más cohesión hacia los vecinos a los lados del ave, en lugar de hacia adelante o hacia atrás. Es probable que esto se deba a que el campo de visión del ave voladora se dirige hacia los lados en lugar de directamente hacia adelante o hacia atrás.
Otro estudio reciente se basa en un análisis de imágenes de cámaras de alta velocidad de bandadas sobre Roma y utiliza un modelo informático que asume reglas mínimas de comportamiento. [5] [6] [7] [8]
Los modelos básicos de comportamiento de bandada están controlados por tres reglas simples:
Con estas tres simples reglas, la bandada se mueve de una manera extremadamente realista, creando movimientos e interacciones complejos que de otra manera serían extremadamente difíciles de crear.
El modelo básico se ha ampliado de varias maneras diferentes desde que Reynolds lo propuso. Por ejemplo, Delgado-Mata et al. [9] amplió el modelo básico para incorporar los efectos del miedo. Se utilizó el olfato para transmitir emociones entre animales, a través de feromonas modeladas como partículas en un gas de libre expansión.
Hartman y Benes [10] introdujeron una fuerza complementaria al alineamiento que denominan cambio de liderazgo. Este novillo define la posibilidad del pájaro de convertirse en líder e intentar escapar.
Hemelrijk y Hildenbrandt [11] utilizaron atracción, alineación y evitación, y ampliaron esto con una serie de rasgos de los estorninos reales:
Los autores demostraron que las características específicas del comportamiento de vuelo, así como el gran tamaño de las bandadas y el bajo número de compañeros de interacción, eran esenciales para la creación de la forma variable de las bandadas de estorninos.
En las simulaciones de flocado, no existe un control central; cada pájaro se comporta de forma autónoma. En otras palabras, cada ave tiene que decidir por sí misma qué bandadas considera como su entorno. Por lo general, el entorno se define como un círculo (2D) o una esfera (3D) con un radio determinado (que representa el alcance). [ cita necesaria ]
Una implementación básica de un algoritmo de bandada tiene complejidad : cada ave busca entre todas las demás aves para encontrar aquellas que caen en su entorno. [¿ síntesis inadecuada? ]
Posibles mejoras: [ cita necesaria ]
Lee Spector, Jon Klein, Chris Perry y Mark Feinstein estudiaron el surgimiento del comportamiento colectivo en los sistemas informáticos evolutivos. [12]
Bernard Chazelle demostró que bajo el supuesto de que cada ave ajusta su velocidad y posición a las otras aves dentro de un radio fijo, el tiempo que tarda en converger a un estado estable es un exponencial iterado de altura logarítmica en el número de aves. Esto significa que si el número de aves es lo suficientemente grande, el tiempo de convergencia será tan grande que bien podría ser infinito. [13] Este resultado se aplica sólo a la convergencia a un estado estacionario. Por ejemplo, las flechas disparadas al aire al borde de una bandada harán que toda la bandada reaccione más rápidamente de lo que puede explicarse por las interacciones con los vecinos, que se ralentizan por el retraso en el sistema nervioso central del ave (de ave a -pájaro a pájaro.
En Colonia, Alemania, dos biólogos de la Universidad de Leeds demostraron un comportamiento similar al de una bandada en humanos. El grupo de personas exhibió un patrón de comportamiento muy similar al de una bandada, donde si el 5% de la bandada cambiara de dirección, los demás harían lo mismo. Cuando una persona era designada como depredador y todos los demás debían evitarlo, la bandada se comportaba de manera muy parecida a un banco de peces. [14]
El flocado también se ha considerado como un medio para controlar el comportamiento de los vehículos aéreos no tripulados (UAV). [15]
Flocking es una tecnología común en los protectores de pantalla y ha encontrado su uso en la animación. El flocado se ha utilizado en muchas películas [16] para generar multitudes que se mueven de manera más realista. Batman Returns (1992) de Tim Burton presentaba bandadas de murciélagos. [¿ síntesis inadecuada? ]
El comportamiento de flocado se ha utilizado para otras aplicaciones interesantes. Se ha aplicado para programar automáticamente estaciones de radio multicanal de Internet. [17] También se ha utilizado para visualizar información [18] y para tareas de optimización. [19]
