"Conectar apenas" - E. A citação incisiva de M. Forster captura uma característica essencial de qualquer sociedade, humano ou animal:os padrões de interação entre indivíduos a partir dos quais surgem comportamentos coletivos. Ao desenvolver um sistema que permite automatização, monitoramento aprofundado das interações sociais das abelhas, pesquisadores descobriram agora uma propriedade inesperada da rede social das abelhas que pode algum dia nos ajudar a projetar sistemas de comunicação humana e de máquina mais eficazes.

O time, que incluiu pesquisadores em ciência da computação, entomologia, física, e ciência mecânica e engenharia da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign e da Universidade de Leipzig, descreveu o trabalho em uma nova publicação no Proceedings of the National Academy of Sciences . Seu sistema de monitoramento comportamental foi projetado para aproveitar as vantagens dos avanços recentes em imagem e análise de imagens. Surpreendentemente, revelou que um determinado padrão de interações sociais, associado à lenta disseminação de informações nas comunidades humanas, parecia permitir a rápida disseminação de informações entre as abelhas.

"[O objetivo era] entender como quantificar a coesão de uma sociedade, "disse o professor de física Nigel Goldenfeld, de Illinois Swanlund." Se as partículas de gás se aglomeram para formar um líquido, então você tem um novo comportamento, como tensão superficial. . . sistemas sociais também devem exibir propriedades emergentes que descrevem como eles se mantêm juntos, mas ainda não temos uma boa maneira de entender e quantificar isso. "Goldenfeld também é Líder do Tema de Pesquisa de Biocomplexidade no Instituto Carl R. Woese de Biologia Genômica (IGB).

Uma maneira de documentar a interação um-a-um entre as abelhas é localizar a trophallaxis, um comportamento em que uma abelha pede comida e sua companheira de ninho responde oferecendo uma gota de líquido açucarado regurgitado. À primeira vista, a trophallaxis parece uma abelha pegando um lanche, mas essa troca pode ser rica não apenas em calorias, mas também em informações, incluindo sinais químicos que a abelha que oferece o alimento produziu ou recebeu de outras pessoas.

Esta característica torna a trophallaxis um comportamento primordial para estudar, mas seria quase impossível para um observador humano documentar cada ocorrência em uma colônia durante um longo período de tempo. Tim Gernat, um estudante de pós-graduação trabalhando nos laboratórios de Gene Robinson, Diretor do IGB e Professor de Entomologia Swanlund da Universidade de Illinois, e o professor de matemática e ciência da computação da Universidade de Leipzig, Martin Middendorf, decidiu criar um sistema automatizado que pudesse fazer exatamente isso.

A configuração experimental foi uma mistura de alta tecnologia e naturalismo. Colônias de abelhas alojadas em colmeias com paredes de vidro foram fotografadas uma vez por segundo, gravar imagens que incluíam a etiqueta quadrada de código de barras personalizada colada nas costas de cada abelha. A galeria de fotos resultante formou um registro quase completo das interações entre os membros da colônia ao longo de mais de uma semana. Para cientistas de redes interessados ​​em interações sociais, um registro tão completo para um grupo tão grande representa uma oportunidade nova e estimulante.

“Eu acredito que era o momento certo para este tipo de trabalho, "Gernat disse." A impressão de alta resolução existe, existem câmeras de alta resolução, existem diferentes tipos de códigos de barras. . . o que foi muito dificil, e ainda é muito difícil, é rastrear o comportamento. "

Gernat e seus colegas trabalharam para criar e refinar um software que pudesse sinalizar prováveis ​​trocas de alimentos entre as abelhas.

"O maior desafio técnico estava no lado experimental - rastrear abelhas individuais e detectar automaticamente suas interações, "disse Vikyath Rao, um pesquisador de pós-doutorado em física em Illinois. Uma vez que o desafio foi vencido, o grupo teve uma abordagem rápida e sistemática para gerar um conjunto de dados de rede social incomparável em qualidade e tamanho.

O escopo do projeto permitiu aos pesquisadores um olhar matematicamente rigoroso sobre a difusão de informações dentro de um sistema social que, apesar da rainha erroneamente nomeada, é um sem líder, comunidade descentralizada. As abelhas coordenam o comportamento em nível de grupo por meio de milhares de pequenas interações que podem parecer aleatórias ao olho humano; há um padrão oculto em seus encontros?

Ao estudar o tempo de interação entre as abelhas, a equipe descobriu que a rede social das abelhas compartilhava uma característica-chave com as redes humanas, vislumbrada no telefone celular ou na atividade de mídia social:as interações ocorriam em um padrão de grupos esporádicos e lacunas que os cientistas da rede descrevem como "intermitentes".

Esse aparente paralelo entre as interações sociais entre humanos e abelhas escondeu uma surpresa. Quando os pesquisadores simularam a velocidade de uma informação (para abelhas, isso pode ser qualquer coisa, desde um sinal químico a um patógeno causador de doenças) pode se espalhar pela rede, eles descobriram que isso ocorreu rapidamente, ao contrário da propagação lenta encontrada em redes humanas em rajadas. Este recurso foi robusto para mudanças na demografia da colônia, mesmo ressurgindo nas redes de interação de colmeias das quais muitos indivíduos foram repentinamente removidos.

“Temos estrutura de rede e auto-organização, forrageadoras e abelhas trabalhando juntas para sustentar a função da colônia, "disse Harry Dankowicz, Professor de Ciência Mecânica e Engenharia da Universidade de Illinois. "Mas, existe uma conexão entre os dois? Que forma pode assumir e o que podemos aprender com esse conhecimento? "

Esta colaboração interdisciplinar é um passo em um esforço para descobrir e ser inspirado pelos segredos dos sistemas naturais auto-organizados.

"O projeto abriu vários caminhos promissores para trabalhos futuros, começando com a exploração mais aprofundada dos princípios subjacentes que fazem a rede de abelhas melíferas funcionar de maneira única, e o que isso pode significar para as redes sociais humanas, "Robinson disse.