Inteligencia de enjambre
Colonias de hormigas, enjambres de partículas, bandadas
Ninguna hormiga conoce el mapa y, sin embargo, la colonia encuentra el camino más corto. La inteligencia puede residir en la interacción, no en el individuo.
Intuición
Las hormigas dejan feromona al caminar y prefieren seguir rastros intensos. Los caminos cortos se recorren más veces por unidad de tiempo, acumulan más feromona y atraen más hormigas: un bucle de retroalimentación positiva. La evaporación olvida los caminos malos. Esta estigmergia —coordinación a través del entorno— es la base de la optimización por colonias de hormigas (ACO).
La optimización por enjambre de partículas (PSO) imita bandadas: cada partícula recuerda su mejor posición y conoce la mejor del grupo; su velocidad combina inercia, nostalgia y conformismo social.
Los boids de Reynolds (1987) muestran que tres reglas locales —separación, alineación y cohesión— producen bandadas realistas. Nadie dirige: el orden emerge.
Mecanismo
ACO para el viajante (TSP): cada hormiga construye un tour eligiendo la siguiente ciudad con probabilidad , donde es la feromona y la visibilidad. Al final, la feromona se evapora () y cada hormiga deposita en las aristas de su tour.
PSO: , . Sin gradientes, muy pocos parámetros.
Ambos son métodos metaheurísticos: no garantizan el óptimo, pero encuentran buenas soluciones rápidamente en problemas combinatorios o multimodales.
Laboratorio
Colonia de hormigas resuelve el viajante
Haz clic para añadir ciudades. Las hormigas construyen tours y la feromona (grosor) converge hacia rutas cortas.
Enjambre de partículas en un paisaje
Las partículas comparten su mejor hallazgo. Cambia inercia y atracción social para ver exploración contra convergencia prematura.
Historia
- 1987
Craig Reynolds presenta los boids en SIGGRAPH.
Reynolds (1987), Computer Graphics 21(4)
- 1989
Goss, Aron, Deneubourg y Pasteels: experimento del doble puente con hormigas argentinas. Beni y Wang acuñan «swarm intelligence».
Goss et al. (1989), Naturwissenschaften 76
- 1992
Marco Dorigo propone el Ant System en su tesis doctoral.
Dorigo (1992), Politecnico di Milano
- 1995
Kennedy y Eberhart introducen la optimización por enjambre de partículas.
Kennedy & Eberhart (1995), Proc. IEEE ICNN
- 1996
Dorigo, Maniezzo y Colorni publican el Ant System para el TSP.
Dorigo, Maniezzo & Colorni (1996), IEEE Trans. SMC-B 26(1)
- 2014
Mil robots Kilobot se autoensamblan en formas programadas (Harvard).
Rubenstein, Cornejo & Nagpal (2014), Science 345
Límites
Sin garantías de optimalidad ni de convergencia rápida; ajuste de parámetros empírico.
Muchas «nuevas» metaheurísticas inspiradas en animales son variaciones de las mismas ideas (Sörensen, 2015).
¿Dónde está la mente de una colonia?
Douglas Hofstadter imaginó en Gödel, Escher, Bach a «Tía Hillary», un hormiguero con el que se puede conversar aunque ninguna hormiga entienda nada. La pregunta es la misma que plantea el cerebro: neuronas tontas, mente lista.
¿Es la inteligencia una propiedad emergente que puede aparecer en cualquier sustrato con la organización adecuada —células, hormigas, personas, mercados—?