IL SEGRETO

Abbiamo tutti osservato in cielo il volo di stormi di uccelli. In maniera apparentemente guidata, disegnano spesso delle bellissime coreografie, e si fa fatica ad immaginare che non esista un coordinamento, un leader, una “intelligenza superiore” che coordini queste evoluzioni come quelle fatte da un gruppo storni a Utrecht in Olanda e riprese da Herbert Schroer e pubblicate su Vimeo.

Come è possibile che ogni singolo uccello decida di volare insieme e di virare contemporaneamente? Esiste un leader che tutti seguono? E se anche esistesse, come riescono a comunicare?

La risposta è sorprendentemente semplice: la “combinazione” di tre semplici comportamenti, adottati in isolamento da ciascuno degli uccelli, fa “emergere” un comportamento del “sistema” degli uccelli presi nel loro insieme, che è dovuto esclusivamente alle loro interazioni. Quindi, niente leader, e niente comunicazione tra di loro.

Vediamoli questi tre comportamenti. Innanzitutto, un uccello impara a non collidere con gli altri uccelli attorno e quindi cerca di mantenere una certa separazione con quelli immediatamente più vicini. Ma un uccello isolato è facile preda di uccelli predatori e quindi tutti cercano anche di mantenere l’allineamento con gli altri e di mantenere la coesione nel gruppo, cioè cercando di tenersi al centroperché quelli all’esterno sarebbero facile preda.

Lo studio di questi fenomeni è stato utilizzato in contesti inaspettati, quali quello della grafica. Uno dei primi a studiare questi modelli procedurali (implementati in programmi) per simulare fenomeni complessi è stato Craig Reynolds, applicandoli in diversi contesti, dai banchi di pesci agli stormi di uccelli (da vedere la sua pagina http://www.red3d.com/cwr/boids/  sui “boids” (birdoids) come li ha battezzati, che raccoglie i primi esempi). Queste tecniche sono state usate, sin dagli albori della computer graphic nei film di animazione, per animare una carica di gnu infuriati, oppure uno stormo di pipistrelli e un gruppo di pinguini.

Ok, a questo punto una domanda è d’obbligo: come si può provare che questi semplici comportamenti “locali” (cioè operati da ogni singolo uccello in isolamento) generano il comportamento complesso dello stormo? La risposta sta nell’informatica. È possibile, infatti, scrivere semplici programmi che, a partire da un insieme casuale di “uccelli” simulati, applicando ad ogni passo i 3 comportamenti di separazione, allineamento e coesione, partendo dal caos di posizioni e comportamenti a caso, genera stormi di uccelli che si sono allineati e che volano in “formazione”. Questo è possibile usando qualsiasi linguaggio di programmazione, ma esistono strumenti più facili da usare, con librerie di “modelli” (torniamo su questa parola tra poco) da poter utilizzare, come NetLogo. Con questo ambiente, ad esempio, è possibile usare una simulazione degli uccelli, che si può vedere nel video qui sotto.

Si mettono in posizione casuali 400 uccelli e si fanno “volare” in uno spazio toroidale (cioè gli uccelli che escono a sinistra, rientrano da destra e viceversa, e lo stesso per alto/basso). Bastano pochi passi della simulazione del modello (ancora un attimo e spiegheremo anche questi termini) piccoli stormi si formano e iniziano ad ingrandirsi, ed ad allinearsi. I pochi uccelli che volano “da soli”, piano piano, incontrano stormi di uccelli e si adeguano, “seguendoli”. Dopo un po’, la situazione sembra essere stabile e appare il comportamento emergente, apparentemente “intelligente” e coordinato, che viene mantenuto nel tempo.

Fonte:https://www.agi.it/blog-italia/salute/stormo_uccelli_storni_come_fanno-4213601/post/2018-07-28/

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