Partícules autopropulsades

Nimfa de llagosta

a

Vídeo extern

a

llagostes en marxa, accelerades 6 cops.
Quan la densitat de les llagostes arriba a un punt crític, marxen junts a un ritme constant sense inversions de direcció.

Atenció: aquest arxiu està allotjat en un lloc extern, fora de control de la Fundació Wikimedia.

a

llagostes caminantesEditar

Les llagostes de l’desert joves són nimfes solitàries i sense ales. Si el menjar és escàs, elles poden reunir-se i començar a ocupar les zones veïnes, reunint més llagostes. Amb el temps poden convertir-se en un exèrcit caminant, que pot estendre per molts quilòmetres. Això pot ser el preludi d’el desenvolupament de grans eixams de llagostes adultes volant que devasten la vegetació a escala continental.

Una de les prediccions claus de el model, és que a mesura que la densitat poblacional d’un grup augmenta, es produeix una transició abrupta: des d’individus que es mouen de forma relativament desordenada i independents dins de el grup, fins al moviment de el grup com un tot altament organitzat. Així, en el cas de les llagostes joves de desert, ocorreria un punt detonant que converteix les llagostes desorganitzades i disperses en un exèrcit de marxa coordinada. Quan s’arribi a la densitat de població crítica, els insectes comencen a marxar junts de forma estable i en la mateixa direcció.

El 2006, un grup d’investigadors va estudiar com es mostrava aquest model al laboratori. Les llagostes es col·locaven en una pista circular, i seguien els seus moviments amb un programari informàtic. En densitats baixes, per sota de les 18 llagostes per metre quadrat, les llagostes s’arremolinen de manera desordenada. En densitats intermèdies, comencen a ficar-se en fila i a marxar junts, a mesura que els canvis bruscos però coordinats de direcció interrompien la marxa. No obstant això, quan les densitats aconseguien un valor crític d’aproximadament 74 llagostes / m², les llagostes van cessar de fer canvis ràpids i espontanis de direcció i en canvi van marxar a un ritme constant en el mateix sentit durant totes les vuit hores de l’experiment (vegeu el vídeo a l’esquerra). Això confirmava el funcionament predit pels models de PAP.

En el terreny, segons l’Organització de les Nacions Unides per a l’Alimentació i l’Agricultura, la densitat mitjana de grups de marxa és de 50 llagostes / m² ( 50 milions de llagostes / km²), i aquesta sol oscil·lar entre 20 i 120 llagostes / m².: 29 els resultats de la investigació dalt discutits demostren la inestabilitat dinàmica que es troba en les densitats inferiors de llagostes típiques en el terreny, on els grups de marxa canvien de direcció a l’atzar sense cap pertorbació externa. És essencial comprendre aquest fenomen, juntament amb el canvi a una marxa molt coordinada en densitats més altes, si es controla l’eixam de llagostes de desert.

Els desembarcaments de avesEditar

Les bandades d’aus poden canviar bruscament de direcció a l’uníson, i després, tan sobtadament, prendre una decisió unànime de desembarcar

els animals enjambrados, com les formigues, les abelles, els peixos i les aus, solen observar-se sobtadament canviant d’un estat a un altre. Per exemple, els ocells canvien bruscament d’un estat de vol a un de terra ferma. O els peixos canvien de ensinistrar en una direcció a fer-ho en una altra. Aquests canvis d’estat possibles amb velocitat i sincronicitat sorprenents, com si tots els membres de el grup prenguessin una decisió unànime en el mateix moment. Els fenòmens com aquests deixen perplexos des de fa molt temps als investigadors.

El 2010, Bhattacharya i Vicsek van usar un model de PAP per analitzar el que passa aquí. Com a paradigma, prenien en compte com les aus voladores arriben a una decisió col·lectiva per fer que s’aconsegueixi un canvi brusc i sincronitzat. Els ocells, com els estornells de la imatge de la dreta, no tenen líder que prengui decisions; però, l’esbart sap exactament desembarcar de manera unificada. La necessitat del grup de desembarcar anul·la les intencions particulars de desviament de cada au. El model de partícules va demostrar que la transició col·lectiva cap al desembarcament depèn de les pertorbacions que són aplicables a cada au individualment, com on són les aus a l’esbart.És una conducta que es pot comparar amb la manera en què es crea un allau de sorra, si s’apila, abans del punt en què els grans simètrics i col·locats amb cura crearien una allau, perquè les fluctuacions es fan cada vegada més no lineals.

“la nostra motivació principal era comprendre millor una cosa que és desconcertant i conegut que hi hagi en la naturalesa, especialment en casos que suposen la suspensió o el començament d’un patró de conducta col·lectiu en un grup de persones o animals Proposem un model senzill per a un sistema en què els membres tenen tendència a seguir als altres tant en l’espai com en el seu estat d’ànim respecte a una decisió sobre acabar una activitat. Aquest és un model molt general, que pot ser aplicable a situacions similars “. El model també podria ser aplicable a una multitud de drones, a iniciar un gest desitjat en una multitud de gent o interpretar hàbits en grup a comprar o vendre accions en borsa.

Altres ejemplosEditar

Aquests models de PAP s’han aplicat en moltes altres àrees, com ara bancs de peixos, robòtica d’eixams, els motors moleculars, el desenvolupament de les estampides humanes i l’evolució dels senders humans en els espais verds urbans. Partícules autopropulsades en el flux de Stokes, com ara partícules Janus, sovint són modelitzades amb el model squirmer.

Deixa un comentari

L'adreça electrònica no es publicarà. Els camps necessaris estan marcats amb *