La medusa es uno de los animales que se mueve cambiando su aspecto corporal - CALTECH
MADRID, 10 Ago. (EUROPA PRESS) -
Un único algoritmo es capaz de describir el movimiento de los animales basados en la contorsión o el cambio de forma de sus cuerpos, según han descubierto investigadores de Caltech.
Este tipo de locomoción se encuentra en las serpientes cuando se deslizan, en las mantarrayas cuando nadan e incluso en los gatos cuando se retuercen para aterrizar sobre sus pies mientras caen.
Puede que las contorsiones de un gato que cae y una serpiente que se mueve de costado no parezcan tener mucho en común, pero el nuevo algoritmo describe ambos tipos de movimiento y los movimientos de muchos otros animales que moverse simplemente cambiando de forma.
Un artículo que describe su trabajo aparece en la edición de agosto de ACM Transactions on Graphics.
"Tienes todo tipo de criaturas que tienen en común que se mueven cambiando su forma", dice en un comunicado Schröder, profesor de Ciencias de la Computación y Matemáticas Aplicadas y Computacionales de Shaler Arthur Hanisch. "Un ejemplo clásico es un organismo unicelular. ¿Cómo se mueve? No tiene piernas. No tiene alas para volar. Lo único que realmente puede hacer es cambiar su forma.
"Una vez que entiendes esa observación básica, ves que hay todo tipo de criaturas que se mueven cambiando su forma. Una serpiente hace un movimiento ondulante y, sin embargo, se las arregla para avanzar. Los astronautas pueden girar en gravedad cero haciendo un movimiento de baile que se las arregla para girarlos sin necesidad de empujar una superficie".
Schröder dice que todos estos tipos de movimiento pueden explicarse por el principio de mínima disipación, un concepto que postula que los sistemas naturales siempre intentarán ser lo más eficientes posible. Como ejemplo, cita un patín de hielo, que puede deslizarse fácilmente hacia adelante o hacia atrás sobre el hielo, pero que tiene mucha dificultad para deslizarse de lado a lado. Si una persona usa patines de hielo y quiere patinar hacia adelante, empuja sus patines hacia los lados, alejándolos de la línea central de su cuerpo. Dado que es difícil que un patín patine hacia los lados, los patines (y la persona que los usa) se moverán hacia adelante, ya que el movimiento hacia adelante es más fácil y eficiente. El sistema que consiste en el patinador, los patines y el hielo favorece el movimiento hacia adelante porque desperdicia menos energía.
El mismo principio está en funcionamiento cuando una serpiente ondula su camino a través del suelo arenoso de un desierto. Una serpiente, al ser larga y delgada, puede deslizarse hacia adelante y hacia atrás mucho más fácilmente de lo que puede deslizarse hacia los lados. Dado que esa ondulación hace que su cuerpo se deslice hacia los lados en un movimiento de ida y vuelta, se perdería mucha energía debido a la fricción, a menos que la serpiente se mueva hacia adelante mientras ondula. Dado que el movimiento a lo largo de la serpiente encuentra menos fricción, el sistema lo favorece, y la serpiente se desliza a lo largo de su camino alegre y escamoso.
Todos estos tipos de locomoción se modelaron en computadoras utilizando el principio de mínima disipación como punto de partida. Los animales se representaron como conjuntos de nodos flexibles conectados por barras rígidas y permitieron a los investigadores examinar cómo se mueven las criaturas en un espacio simulado y compararlo con datos de la vida real.
Guiados por el principio de mínima disipación (y otras matemáticas), estos modelos animales mostraron un movimiento notablemente similar al que se ve en sus contrapartes del mundo real.
"Es hermoso que puedas identificar un principio rector bastante simple de toda una clase de diferentes tipos de movimiento", dice Schröder. "No es 100 por ciento preciso, pero muestra una concordancia notable con el movimiento observado en la vida real, lo que sugiere que captura una parte importante de lo que sucede en la naturaleza. Hay una cierta belleza matemática cuando tienes un principio muy simple que puede explicar un montón de cosas a la vez".
