Todos já vimos este tipo de evento.
Uma fenda na parede.
As formigas entrando em nossa cozinha ou banheiro,
procurando comida,
e, quando acham,
atraindo todas as suas amiguinhas
tão rapidamente que elas podem devorar coletivamente
qualquer coisa que deixemos cair no chão.
Você provavelmente já viu o vasto sistema de trilhas
que elas criam em seu quintal ou em algum parque.
Formigas são realmente fascinantes com sua habilidade de
coletivamente obter comida de forma muito eficiente.
Falamos um pouco disso na unidade 1.
Agora, vamos retornar a esse assunto nesta unidade
juntamente com alguns comportamentos fascinantes
dos formigueiros.
A ideia básica do comportamento das formigas,
como vimos na unidade 1,
é que as formigas saem do formigueiro,
e movem-se por aí, aleatoriamente, em diferentes direções.
Quando uma formiga encontra um alimento,
ela o leva de volta ao formigueiro,
deixando para trás um rastro de feromônio.
Feronômio é um típo de substância
excretada pela formiga
e que atrai outras formigas.
Ao encontrar a trilha, as formigas tendem a seguí-la.
Caso não seja reforçado,
o feromônio irá se dissipar
mas enquanto as formigas continuem
a seguir a trilha de feronômio
e continuem a encontrar comida,
continuarão a reforçá-lo.
Este é um vídeo de um famoso experimento,
que tem sido repetido muitas vezes,
no qual é dada às formigas a opção
de dois caminhos diferentes para o alimento.
Um caminho longo, como este.
E outro curto.
Bem, o caminho mais curto
acaba por atrair mais formigas e,
finalmente, todas elas
pois o feronômio é capaz
permanecer mais forte no caminho curto
do que no caminho mais longo.
Essas formigas aqui
seus feronômios evaporam
antes que outras formigas consigam seguí-lo.
Então, vamos lá.
Vocês podem ver as formigas seguindo
esta trilha de forma bastante segura.
Algumas delas acabam por chegar aqui.
Há certa aleatoriedade no que elas fazem.
Mas a maior parte,
segue este caminho mais curto
para o alimento.
Vocês provavelmente lembram deste modelo
"ants new".
Ele consiste de formigueiros
e três fontes de alimento
e modela a busca de alimento ao longo das linhas
do algoritmo que acabei de descrever para vocês.
Assim, se clicarmos em "go"
vamos reduzir a velocidade um pouco
As formigas saem do formigueiro
se uma delas encontra comida,
elas estão se movendo aleatoriamente,
se uma delas encontra comida
elas levam de volta ao formigueiro
deixando uma trilha de feromônio.
Vamos rodar novamente,
para que vejamos o processo mais lentamente
e outras formigas são atraídas
pela trilha de feromônios.
Elas vão seguí-la
mas se a trilha não for reforçada pelas formigas
caso a fonte de alimento se esgote
a trilha evapora-se
esta trilha está evaporando
mas se ainda há alimento ao longo da trilha
as formigas vão encontrar e reforçar a trilha de feromônios
Dessa forma, as formigas são capazes de construir
o tipo de modelo usando suas trilhas
para representar o que sabem, coletivamente
sobre seu ambiente.
Utilizando esse modelo
nós podemos fazer um experimento
para ver qual o real papel
do feromônio em auxiliar no processo de encontrar comida
Então, para isso
faremos um simples experimento.
Aqui, vamos desligar o feromônio.
Para fazê-lo vou por
a taxa de evaporação
no seu nível mais alto
o que significa que o feromônio vai evaporar
tão rápido que as formigas não sentirão
Vamos ver o que acontece então...
Aqui, as formigas não tem feromônio para sentir.
Elas estão encontrando alimento aleatoriamente.
Elas não interagem umas com as outras
e vamos ver quanto tempo leva.
Vou acelerar...
Esta simulação para quando todo alimento acabar.
Ok... levou 538 "ticks" para encontrar todo o alimento.
Quando há 500 formigas.
Vou destacar isso aqui.
Vamos por: sem feromônio, 538 ticks.
para encontrar o alimento.
Então vamos ligar o feromônio novamente.
Vamos por 2.
Uma taxa de evaporação baixa.
Vejamos como isso afeta o comportamento.
Claro, já que há muita aleatoriedade.
Se quiser ter números precisos aqui
Terei que fazer isso muitas vezes.
Na verdade, deixarei para vocês fazerem isso no trabalho de casa
e tirar a média dos resultados.
Mas, farei um teste informal aqui.
Veremos se há uma mudança no tempo que leva
para todo o alimento acabar
e, de fato, levou apenas 415 ticks.
Então, diremos: com feromônio, 415 ticks.
Assim, esse modelo simplificado, apenas tentemos ter uma intuição
papel do feromônio no auxílio
às formigas na busca
eficiente por alimento.
Reinterando.
Para as formigas buscando alimento num dado momento
as trilhas existentes de feronômio e sua concentração nessas trilhas
codificam a informação coletiva do formigueiro
sobre seu ambiente de alimento.
Além disso, a informação é capaz de se adaptar
a mudanças nas condições ambientais
Quando o alimento é consumido, por exemplo
as trilhas vâo evaporar
e, se um novo alimento é encontrado
então, novas trilhas são formadas.
Dessa forma, as formigas são capazes
de procurar de forma adaptativa
mesmo num ambiente mutável.
Quero mencionar brevemente
outro tipo de comportamento auto-organizado
em formigueiros. É a noção de
alocação de tarefas.
Deborah Gordon é uma bióloga
na Universidade de Stanford
que tem estudado extensivamente diversos comportamentos
em formigueiros.
Em particular, vamos abordar seu trabalho
sobre alocação de tarefas.
De acordo com ela,
alocação de tarefas é o processo que ajusta
o número de trabalhadores empenhados em cada tarefa
de forma adequada à situação corrente.
Alocação de tarefa opera sem controle
central ou hierárquico
como uma atividade auto-organizável.
Gordon tem estudado a alocação de tarefas em formigas ceifadeiras.
um tipo particular de formigas.
Nesse tipo de formiga
os operários na colônia dividem-se
entre certas tarefas.
Manutenção do formigueiro, perambulando