Simulador de térmitas

Este modelo é inspirado no comportamento das térmitas que recolhem e formam pilhas de madeira. As térmitas seguem um conjunto de regras muito simples: andam pelo sistema aleatoriamente, quando se cruzam com um bocado de madeira pegam nele e continuam a andar aleatoriamente. Quando voltam a cruzar-se com um novo bocado de madeira largam o que trazem consigo na vizinhança desse bocado.

O modelo está construído numa rede quadrada em que o movimento é feito segundo 4 direcções possíveis: norte, sul, este e oeste. Os quadrados brancos representam as térmitas, os quadrados amarelos representam os bocados de madeira e quando uma térmita carrega um desses bocados fica pintada de laranja.

A cada passo temporal uma térmita anda 1 quadrado.

Funcionamento

No applet pode ajustar dois parâmetros:

  1. number - Número de térmitas.
  2. density - Densidade de pedaços de madeira.

Prima Setup para distribuir aleatoriamente os bocados de madeira e as térmitas pelo sistema. Prima go para dar início à simulação.

O que acontece?

Inicialmente os bocados de madeira estão distribuídos aleatoriamente pelo sistema, mas com o correr da simulação observamos que estes vão-se agrupando em agregados cada maiores até que ao final de algum tempo não sobram bocados dispersos e fazem todos parte de um único agregado. Note-se que o movimento das térmitas nunca deixa de ser aleatório, e o agregado final de madeira aparece simplesmente como resultado das regras que impusemos a cada térmita individualmente.

Além disso este agregado final é estável. Segundo as regras definidas no modelo, uma térmita agarra num pedaço de madeira e só volta a depositá-lo na vizinhança do próximo bocado de madeira que encontrar. Assim sendo, quando só existe um único agregado todos os pedaços de madeira são recolhidos e agrupados neste agregado porque não existem mais locais possíveis para fazer recolhas ou depósitos.

Feedback positivo e amplificação de flutuações

Este modelo permite-nos observar um dos conceitos chave em sistemas auto-organizados, de que já falamos: feedback positivo.

Nos primeiros passos da simulação formam-se várias pilhas de madeira, mas de uma maneira geral, com o decorrer da simulação, o número de pilhas tem tendência a diminuir, porque por um lado não é possível formar novas pilhas de raiz, uma vez que as térmitas depositam sempre cada bocado junto a outro já existente, por outro, qualquer flutuação que produza uma pilha ligeiramente maior que as outras, torna mais provável que novos bocados de madeira venham a ser depositados nesta pilha, uma vez que ocupa uma área maior e é mais fácil para as térmitas "encontrarem-na". Fica assim definido um mecanismo de feedback positivo, porque se são depositados mais bocados nesta pilha ela cresce ainda mais e ficará ainda mais fácil que futuros bocados sejam nela depositados; as flutuações são amplificadas. Este processo continua até só haver uma única pilha.

Neste caso, o feedback negativo, que serve de limite à tendência amplificadora do feedback positivo, é o constrangimento no número de bocados de madeira disponíveis.

Este modelo constituí um bom exemplo de estratégia descentralizada. Não há líder, e não há locais predestinados para os bocados de madeira. Cada térmita segue um conjunto de regras simples e todas juntas conseguem realizar uma tarefa consideravelmente complexa.