Estigmergia es un principio organizacional en el cual partes individuales del sistema se comunican entre si, indirectamente modificando su entorno. Un ejemplo clásico son las colonias de termitas, sin embargo las células hacen esto mismo y ahora se aplica el mismo principio en la computación.

El tercero de cuatro principios de los sistemas multicelulares es que mucha de la comunicación que se da entre las entidades que cooperan, se da de forma indirecta, como en las células, los insectos sociales o las computadoras. Las entidades dejan pistas, mensajes persistentes en estructuras externas, por ejemplo, en el caso de las células tejido conectivo, en las termitas, las construcciones de sus colonias y en computo las bases de datos. Esto ayuda a organizar el comportamiento de otras entidades que encontrarán más tarde estas pistas. La información incluida en las estructuras externas es creada u organizada por la acción colectiva de estos entes cuyo comportamiento es entonces organizado por información persistente incluida en el medio.

El tema Estigmergia fue acuñado en la década de 1950 para nombrar de algún modo estos tipos de relaciones recíprocas entre insectos sociales y las estructuras que construyen como las colonias de termitas, hormigas, panales de abejas e incluso los tramos marcados por feromonas en las especies de hormigas nómadas como las hormigas de ejercito.

A pesar de que se invento esta palabra para describir el comportamiento de los insectos sociales, el fenómeno en si, se daba desde mucho antes. Los cuerpos de todos los organismos multicelulares son estructuras estigmérgicas. Las células en un organismo multicelular crean un cuerpo creciente cuya forma y limites son definidos por una matriz extracelular creada por las células. Y las células depositan todo tipo de pistas en forma de moléculas mensajeras, en eta matriz. En los más primitivos y simples organismos pluricelulares, la matriz extracelular tal vez no fuera más que una “baba” excretada por las células que formaban su figura o una delgada capa en la que las células viven y donde las moléculas mensajeras se distribuyen de una célula a sus vecinas. Organismos multicelulares más complejos, tienen matrices extracelulares mucho más complejas que habilitan una comunicación más compleja a su vez. Las plantas crean estructuras de Estigmergia rigidas hechas de celulosa y otros azucares complejos. La mayoría de los animales complejos crean tejido conectivo que da estructura a sus varios órganos y generalmente mantiene sus cuerpos en una pieza. Aunado a esto, los moluscos (caracoles, ostras, etc.) crean conchas, los insectos crean exoesqueletos de quitina, los vertebrados crean huesos que es como el coral (una estructura estigmergica a su vez) excepto que, a diferencia del coral, el hueso se deforma adaptativamente por la células que lo crean y mantienen de acuerdo a las presiones que afronta.

Los insectos sociales, las células cooperantes, y las computadoras cooperantes, se comunican tanto con señales como con pistas. La distinción es que las señales son comunicación activa, eventos en tiempo real, mientras que las pistas son información embebida en la estructura estigmergica para ser leída y ser leída nuevamente varias veces. Ambas constituyen mensajes especializados en el sentido de que significan distintas cosas para distintas células receptoras especializadas (o insectos o computadoras). Como se, las pistas están más especializadas aún por su localización, esto es, adicionalmente a la información intrínseca a su forma molecular o contenido digital, también hay información inherente a su localidad en la estructura estigmergica. Las pistas dan soporte a tipos de comunicación más complejas que las señales, de esto que las pistas tengan un papel más grande en sociedades complejas de hormigas mientras que la señales tienen el papel mayor en sociedades de hormigas simples.

Al igual que con los insectos sociales, en las células en organismos multicelulares estas se comunican tanto por señales (moléculas polimórficas mensajeras moviéndose indiscriminadamente a través de la sangre, linfa u otros líquidos) y por pistas (moléculas polimórficas mensajeras apegadas a la matriz extracelular). Por ejemplo, el hueso, cuando es presionado, provee pistas a los osteocitos y a otras células de huesos para reformarse a si mismo y así manejar mejor las fuerzas que le oprimen. Las células de los músculos lisos en las paredes de los vasos sanguíneos modulan su nivel de contracción de acuerdo con pistas dejadas en la matriz extracelular. No sorprende, que como con los insectos sociales, organismos multicelulares simples se comunican por señales mientras que los organismos complejos se comunican más por pistas. Así, nuevamente la computación multicelular se refiere a la biología. La Estigmergia esta siempre presente en sistemas computacionales complejos y muchas innovadoras estructuras estigmérgicas están surgiendo en internet.

La Estigmergia, también esta relacionada íntimamente con la noción del ser. El ser de un organismo multicelular, esta más dado por el cuerpo que por las células que lo conforman. El cuerpo incluye tanto las células de los organismos y la matriz extracelular que no vive.

Como sea, la matriz extracelular persiste, mientras que muchos tipos de células mueren y son reemplazadas varias veces durante la vida del cuerpo. De igual manera una colonia de hormigas o un panal de abejas esta por encima de todos los insectos en él, excepto por la reina, en internet, estas estructuras estigmergicas primarias son los servidores DNS raíz que están por encima de todas sus partes constituyentes. Así, por ejemplo, proteger un sistema computacional se trata más de proteger su estructura estigmergica que la protección de cada computadora.

Actualmente en la universidad de San Carlos de Guatemala, desarrollamos un proyecto con robots que buscan un camino fuera de un laberinto en equipo, se constituirá una estructura estigmergica superior a los robots que los unirá como sistema por arriba de su individualidad como robots, las “feromonas” de los robots serán un mapa virtual que se generará modificando así y marcando el terreno virtualmente para que los otros robots noten donde otros han estado y al final para que puedan encontrar las pistas hacia la salida de forma rápida cuando uno de los robots alcance su destino.

Referencias:

http://www.evolutionofcomputing.org/Multicellular/Stigmergy.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Ant_colony_optimization

http://iridia.ulb.ac.be/~mdorigo/ACO/about.html