domingo, 9 de septiembre de 2012

¿Inventaron las hormigas la Internet?


Si alguien pregunta quien inventó la Internet, probablemente la mayoría responderá que fue DARPA de Estados Unidos. Sin embargo, dos científicos de la Universidad de Standford afirman que las verdaderas inventoras fueron las hormigas. La profesora de biología Deborah Gordon y el profesor de ciencia de la computación Balaji Prabhakar dicen que las hormigas rojas recolectoras (Pogonomyrmex barbatus) emplean el mismo Protocolo de Control de Transmisión (TCP) durante su búsqueda de alimento que utiliza la Internet para manejar la transmisión de datos.

La imagen que la mayoría de las personas tiene de las colonias de hormigas es la de dictaduras totales en las cuáles cada individuo está condenado a una vida de total regimentación. Es una metáfora interesante pero de hecho es una mentira. La realidad es que en una colonia nadie está a cargo. Por supuesto que está la reina pero esta no hace nada más que poner huevos. Y con respecto al resto de las hormigas, nadie toma las decisiones, nadie le dice a las demás que hacer y nadie supervisa el trabajo. De ahí surge la pregunta ¿Cómo saben las hormigas que hacer?

La respuesta es que no saben. En su lugar, al igual que las computadoras, emplean algoritmos. Las hormigas siguen un conjunto sencillo de reglas que les dice, “si sucede A haz B”. Por ejemplo, cada mañana las hormigas rojas recolectoras envían patrullas en busca de comida. Si ninguna o pocas patrullas regresan, entonces las hormigas que recolectan la comida se quedan en la colonia. No obstante, si un gran número de exploradoras regresan, entonces las recolectoras dejan la colonia y siguen el rastro químico dejado por las exploradoras hasta la comida.

Resulta tentador decir que las forrajeras “saben” que hay comida, pero eso no es cierto. El hecho es que las forrajeras no saben nada. Simplemente están obedeciendo ciegamente instrucciones que les dicen como reaccionar ante lo que encuentran.

El hecho de que las hormigas usan algoritmos se ha sabido por décadas y algo que se ha aplicado en ciencias de la computación como modelo para optimizar operaciones. Lo que no se sabía era cuanto se parecen las hormigas a las computadoras. Gordon, que ha estudiado a las hormigas por 20 años, observó los tiempos en los cuáles las hormigasrecolectoras envían a las forrajeras. Cuando notó un patrón de comportamiento particular, llamó a Prabhakar, el cual al poco tiempo tuvo una revelación.

La revelación para Prabhakar fue que el comportamiento de las hormigas era casi igual a la manera en que los protocolos descubren cuanto queda de ancho de banda para latransmisión de un archivo. El algoritmo que usan las hormigas para descubrir cuanta comida hay disponible es esencialmente el mismo que se usa en el Protocolo de Control deTransmisión (TCP).

El algoritmo TCP controla como la maneja los datos la Internet. Una computadora descompone un archivo en un conjunto de paquetes. Estos paquetes son enviados a otracomputadora la cual envía de regreso una confirmación por cada paquete recibido. Si estas confirmaciones regresan demasiado lento, entonces la computadora transmisora se ralentiza, pero si las confirmaciones son enviadas con rapidez entonces se acelera.

Las hormigas recolectoras trabajan de la misma manera. Una hormiga forrajera no regresa a la colonia hasta que encuentra comida. Si una gran cantidad de forrajeras encuentra comida, entonces regresan con rapidez y más forrajeras son enviadas. Sin embargo, si regresan pocas, entonces pocas dejan la colonia. Tanto en el caso de la colonia como en el de las hormigas, todo se reduce a una cuestión de ancho de banda – solo que en el caso de las hormigas, lo han estado haciendo por millones de años.

Incluso anticiparon las fases rápida y lenta del TCP. El algoritmo TCP envía una gran cantidad de paquetes al comienzo de la transmisión para determinar el ancho de bandadisponible y ajustar la velocidad de acuerdo al resultado obtenido. Las hormigas recolectoras hacen lo mismo al enviar un gran número de forrajeras y luego ajustan la tasa. Además, al igual que el algoritmo TCP, las hormigas dejan de enviar forrajeras si ninguna regresa en 20 minutos.

Prabhakar cree el estudio del algoritmo de las hormigas podría llevar al desarrollo de redes distribuidas más simples y escalables, además de otras aplicaciones.






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