Chamados de rãs inspiram algoritmo de redes sem fio

em 17.07.2012

Os machos da rã japonesa aprenderam a não usar seus chamados ao mesmo tempo para que as fêmeas possam distinguir entre eles. Cientistas da Universidade Politécnica da Catalunha têm utilizado esta forma de comportamento para criar um algoritmo que atribui cores para nós da rede – uma operação que pode ser aplicada para o desenvolvimento de redes sem fio eficientes.

Como podem os nós da rede serem coloridos com o menor número possível de cores sem que dois nós consecutivos tenham a mesma cor? Uma equipe de pesquisadores da Universidade Politécnica da Catalunha encontrou uma solução para este problema de matemática com a ajuda de alguns colegas bastante especiais: rãs japonesas (Hyla japonica).

Esses anfíbios masculinos utilizam as suas chamadas para atrair a fêmea, que pode reconhecer de onde vem e em seguida, localizar o pretendente. O problema surge quando dois machos estão demasiado próximos uns dos outros e usam a sua chamada ao mesmo tempo. As fêmeas ficam confusas e são incapazes de determinar o local da chamada. Portanto, os machos tiveram que aprender a “dessincronizar” suas chamadas ou, em outras palavras, não chamar ao mesmo tempo para que possam ser distinguidos.

“Como não há sistema de controle central para organizar esta dessincronização, o mecanismo pode ser considerado como um exemplo de auto-organização natural”, explica Christian Blum. Com a ajuda de seu colega Hugo Hernández, tal comportamento forneceu a inspiração para “resolver o chamado problema de coloração do grafo, de uma forma uniforme e distribuída”.

Um grafo é um conjunto de nós ligados. Como no caso das chamadas dessincronizadas da rã, operando de uma maneira distribuída implica em que não existe qualquer outra forma de controle central que ajude a resolver o problema com uma visão global e toda a informação sobre a situação.

Da mesma forma, os investigadores conceberam um novo algoritmo para a atribuição de cores para os nós de rede que garantam que cada par de nós ligados entre si não tenham a mesma cor. O objetivo final é o de gerar uma solução válida que use a menor quantidade de cores.

Aplicação em conexões Wi-Fi

Como Blum descreve, “este tipo de coloração de grafos é a formalização de um problema que surge em muitas áreas do mundo real, tais como a otimização das modernas redes sem fio sem uma estrutura pré-determinada através de técnicas para redução de perdas em processos de informação e melhoria da eficiência energética”.

Este estudo se enquadra no campo de “inteligência de grupo”, um ramo da inteligência artificial que visa projetar sistemas inteligentes com múltiplos agentes. Ela é inspirada no comportamento coletivo das sociedades animais, como colônias de formigas, bandos de pássaros, cardumes de peixes e rãs, como neste caso.