Qualquer pessoa que tenha visto um bando de estorninhos se contorcer e virar no céu pode ter se perguntado:como eles manobram em uma formação tão próxima sem colidir?

"Muitos tipos de animais se aglomeram ou se aglomeram ou se movem de formas coordenadas, "diz Nicholas Ouellette, professor associado de engenharia civil e ambiental em Stanford. "Nenhum animal sabe o que qualquer outro animal está fazendo, ainda assim, de alguma forma, eles se movem de forma coesa como um grupo. "

Entendendo exatamente como eles fazem isso, Ouellette diz, pode ser a chave para ajudar os engenheiros a projetar "bandos" de drones aéreos e carros sem motorista. Emular enxames de animais é atraente porque eles não apenas operam sem controle central, mas também são tolerantes a falhas, para usar um termo de engenharia, o que significa que eles podem se adaptar de forma rápida e elegante a condições repentinas ou inesperadas. Os enxames também são resilientes, pois podem operar em ambientes sujos, ambientes perturbados.

Então Ouellette e sua equipe embarcaram em uma série de estudos que exploram como os enxames de animais desenvolvem o tipo de sistemas auto-organizados e auto-regulados que permitiriam que dispositivos como drones e sensores móveis operassem com segurança e eficiência, sem o tipo de controle de cima para baixo que tipifica, por exemplo, algo como o sistema de controle de tráfego aéreo.

Em vez de examinar estorninhos ou outras aves, o que seria impraticável estudar no laboratório por causa do espaço que eles precisam para voar, Ouellette e sua equipe olham para mosquitos que não mordem, um tipo de inseto voador freqüentemente encontrado próximo à água ou à sombra de árvores. Ao contrário dos estorninhos, cujas formações graciosas, chamadas de murmurações, nos faça olhar para o céu, mosquitos zumbem caóticos, massas semelhantes a nuvens. Mas, diz Ouellette, enxames de midge ainda compartilham características comuns com bandos de pássaros e outros grupos de animais, em que os enxames permanecem coesos sem qualquer controle externo ou liderança.

"Midges são tão pequenos, eles são fáceis de manter em um laboratório, "Ouellette diz." Eles enxameiam ao anoitecer e ao amanhecer e são fáceis de acertar com as luzes. "Em seu laboratório, os mosquitos vivem em um cubo de plástico de cerca de 5 pés, cercado por câmeras de alta velocidade que ele usa para reconstruir as trajetórias 3-D para cada inseto - direção, aceleração - todas as informações cinemáticas essenciais necessárias para caracterizar os movimentos do enxame.

Trabalhar no laboratório permite que a equipe de Ouellette execute experimentos para testar diferentes modelos. A equipe começa com dados observados tirados das imagens da câmera. Em seguida, eles usam esses dados para testar hipóteses sobre quais tipos de regras podem governar os movimentos dos mosquitos. Mas, como o comportamento natural do enxame não fornece informações suficientes para distinguir entre muitas hipóteses, os pesquisadores também interromperam o enxame usando luz e som para observar se o enxame real é afetado como suas regras propostas previam.

Ouellette diz que é muito cedo para projetar sistemas artificiais que se comportam da mesma forma que grupos de animais. Mas sua equipe está desenvolvendo o tipo de ambiente experimental que outros pesquisadores podem um dia usar para construir e testar sistemas de alta tecnologia com base na sabedoria de baixo para cima dos enxames, em vez das regras de cima para baixo que tipificam muitos empreendimentos tecnológicos.

"Como engenheiros, gostamos de controlar as coisas, "Ouellette diz." Mas temos muito a aprender com os insetos e outros animais que operam muito bem sem o comando humano e estruturas de controle. "