El algoritmo de las hormigas en la guerra

A la hora de implementar estrategias útiles para la guerra, cualquier modelo es bienvenido. Por ejemplo, un grupo de investigadores del departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores de la Universidad de Granada ha realizado una simulación informática que permite copiar el comportamiento de una colonia de hormigas para hacer más eficiente el movimiento de tropas y pertrechos militares. ¿Puede un ser tan pequeño darnos ideas para machacarnos más eficientemente? Parece que sí.

Las hormigas son seres altamente especializados. Se organizan en colonias, y cada individuo tiene asignada una función específica dentro del grupo. Su comportamiento grupal, a pesar de lo pequeño que es el cerebro de cada hormiga individual, es increíblemente organizado. Cuando necesitan defender su territorio, hormiguero o desplazarse para conseguir comida, toda la colonia parece comportarse como si fuese un solo organismo. Esto es posible gracias a un complicado sistema de comunicación entre individuos basado en el intercambio de feromonas, y a menudo asombran a un espectador desprevenido. Justamente analizando lo bien que se las arreglan estos pequeños seres para trazar rutas y moverse en grupo de un lugar a otro, es que los investigadores del departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores de la Universidad de Granada han puesto a punto una simulación que aprovecha este sistema para organizar el movimiento de tropas.

Cuando una compañía del ejército tiene que moverse del punto A al punto B, necesita elaborar un plan para ello. Los genios encargados de la estrategia militar analizan el terreno, la posición del enemigo, la disponibilidad de rutas o puentes, y trazan un camino que permita a los soldados llegar en una pieza a destino. Desafortunadamente, no son pocas las veces en que un pequeño error de apreciación, como un grupo enemigo que se ha desplazado de lugar o un puente que ha sido volado- da por tierra con todos los cálculos y las tropas salen de A para llegar al infierno. Cualquier sistema que permita mejorar esta búsqueda de un camino óptimo es bienvenido, y parece que los científicos de Granada se han anotado un tanto con su trabajo.

El grupo, formado por los investigadores Antonio Miguel Mora García, Juan Julián Merelo Guervós y Pedro Angel Castillo Valdivieso, del departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores de la Universidad de Granada, ha desarrollado un software que permite trazar una ruta óptima para que las tropas sigan el mejor camino disponible dentro de un campo de batalla, maximizando los criterios de seguridad (tener el menor número de bajas posibles) y velocidad (llegar a B antes que la guerra termine). El algoritmo en cuestión se basa, claro está, en los mecanismos que emplean las colonias de hormigas para desplazarse.

Desde hace unos cuantos años, los especialistas en el compartimento animal saben cómo hacen las hormigas para trazar sus rutas. Utilizan el llamado “algoritmo de las hormigas” (conocido en inglés como “ant colony optimization” o ACO), un algoritmo en el que -extrañamente- interviene en gran medida el azar.  Parece que en la naturaleza, las hormigas que  buscan alimento simplemente vagan aleatoriamente por el terreno, hasta que se topan con algo interesante. Cuando vuelven con su carga a la colonia, “marcan” la trayectoria de regreso a la colonia con una hormona denominada feromona. Si las otras hormigas que están buscando comida encuentran este rastro dejan de moverse al azar y siguen el camino marcado.

Como es lógico, con el paso del tiempo el rastro de feromonas comienza a evaporarse y se reduce su poder de atracción sobre las hormigas. Pero aquellos caminos especialmente interesantes, en los que se encuentran una gran cantidad de alimentos, son seguidos por un mayor número de individuos y su rastro se refuerza constantemente, logrando que perdure por más tiempo. De esta manera, cuantas más hormigas recorran un camino dado, más intenso será el olor del rastro, estimulando a  más hormigas a seguir esa trayectoria, creando una especie de círculo virtuoso. El mecanismo de la evaporación de la feromona tiene la ventaja de evitar  que toda la colonia encare un camino que no es óptimo. En efecto, si no existiese la evaporación, todas las trayectorias serían igualmente atractivas para las hormigas, haciendo que el tiempo necesario para la exploración del terreno fuese demasiado elevado.

Cuando una hormiga encuentra una buena trayectoria que la lleve desde la colonia a una fuente de alimento, otras hormigas la siguen y sus feromonas provocan que finalmente todas las hormigas sigan una sola trayectoria. Este comportamiento es la base para el diseño del algoritmo desarrollado por los investigadores de Barcelona. Los científicos de la UGR han desarrollado un simulador en el que pueden definir las características del terreno, situar los soldados propios y los del enemigo, ejecutar el algoritmo y ver los resultados, todo esto sin que nadie resulte lastimado. Un dato interesante es que se utilizaron como base los campos de batalla presentes en el videojuego Panzer General, aunque modificando sus propiedades para hacerlos más fieles a la realidad.

El trabajo ha sido seguido con atención por los miembros del Mando de Adiestramiento y Doctrina del Ejército de España (MADOC), ya que en el futuro podrían incorporar algunas de las técnicas desarrolladas para el diseño de estrategias militares reales. Dejando de lado ese afán de eliminar enemigos que tienen los militares, el simulador podría también ser útil para resolver problemas “civiles”, como el hallazgo de la mejor ruta para un agente de ventas o para optimizar la logística de una empresa de transportes. Los resultados de esta investigación han sido publicados en la revista  "International Journal of Intelligent Systems", mientras que el software diseñado a lo largo del trabajo de investigación es libre, y podrá descargarse de forma gratuita.