Nadar juntos ofrece beneficios hidrodinámicos a los peces
Robots revelan el valor de la coincidencia de fases de vórtice
¿Los peces ahorran energía nadando en cardúmenes? La nueva tecnología sugiere que la respuesta a esta vieja pregunta es sí.
Científicos alemanes y chinos utilizaron robots biomiméticos parecidos a peces y modelos hidrodinámicos para mostrar, dicen, que los peces aprovechan los remolinos de agua generados por los que están al frente aplicando una regla de comportamiento simple pero previamente desconocida.
Al ajustar el ritmo de su cola en relación con los vecinos cercanos, una estrategia llamada coincidencia de fase de vórtice, se demostró que los robots se benefician hidrodinámicamente de un vecino cercano, sin importar dónde se ubicaran con respecto a ese vecino.
El análisis asistido por IA de la postura corporal de los peces de colores nadando juntos reveló que los peces que nadan libremente utilizan la misma estrategia.
"Los bancos de peces son sistemas sociales altamente dinámicos. Nuestros resultados proporcionan una explicación de cómo los peces pueden beneficiarse de los vórtices generados por vecinos cercanos sin tener que mantener distancias fijas entre sí", dice Iain Couzin del Instituto Max Planck de Comportamiento Animal (MPIAB), autor principal del artículo científico.
Los robots tenían aletas de cola blandas y se movían con un movimiento ondulante de peces reales, con la ventaja añadida de que era posible medir su producción de energía.
Los investigadores, del MPIAB, la Universidad de Konstanz y la Universidad de Pekín, los estudiaron en parejas, realizando más de 10.000 pruebas con peces seguidores en todas las posiciones posibles en relación con los líderes.
Los resultados, dicen, mostraron una clara diferencia en el consumo de energía de los robots que nadaban solos frente a los que nadaban en parejas. Y el secreto está en la sincronización.
Los peces seguidores deben hacer coincidir el ritmo de su cola con el del líder con un desfase de tiempo específico basado en la posición espacial. Cuando los seguidores están al lado del pez líder, lo más energéticamente efectivo que se puede hacer es sincronizar los latidos de la cola con el líder. Pero a medida que los seguidores se quedan atrás, deberían perder la sincronización y tener más y más retrasos en comparación con el ritmo de la cola del líder.
Para visualizar la hidrodinámica, Couzin y sus colegas emitieron pequeñas burbujas de hidrógeno en el agua y las fotografiaron con un láser, haciendo visibles los vórtices creados por el movimiento de natación de los robots.
"No se trata solo de ahorrar energía. Al cambiar la forma en que se sincronizan, los seguidores también pueden usar los vórtices arrojados por otros peces para generar empuje y ayudarlos a acelerar", dice el coautor Mate Nagy.
La investigación se ha publicado en la revista Nature Communications: Vortex phase matching as a strategy for schooling in robots and in fish
