La stigmergia è un metodo di comunicazione utilizzato nei sistemi decentralizzati con il quale gli individui del sistema comunicano fra loro modificando l'ambiente circostante. La stigmergia è stata osservata inizialmente in natura; per esempio le formiche comunicano le une con le altre lasciando una traccia di feromoni, quindi una colonia di formiche è un esempio di sistema stigmergico. Un altro esempio comune è quello della costruzione dei nidi delle termiti. Anche le termiti usano i feromoni per costruire strutture molto complesse seguendo un semplice insieme di regole decentralizzato. Ogni insetto scava una pallina di fango dal suo ambiente, la copre di feromoni e la lascia sul terreno. Le termiti sono attratte dai feromoni degli individui dello stesso termitaio e quindi depositano le loro palline di fango vicino a quelle già depositate. Con il tempo questo comportamento porta a costruire pilastri, archi, gallerie e camere.
La stigmergia è dimostrata anche su internet, dove gli utilizzatori comunicano uno con l'altro lasciando messaggi in un ambiente condiviso.
Il termine stigmergia è stato introdotto dal biologo francese Pierre-Paul Grassé nel 1959 in riferimento al comportamento delle termiti, con il significato di incitazione al lavoro. Lo definì come: "Stimolazione degli operai mediante i risultati ottenuti". Deriva dalle parole greche στίγμα stigma "marchio, segno" e ἔργον ergon "lavoro, azione" e cattura l'idea che le azioni di un agente lasciano segni nell'ambiente, segni che esso e altri agenti percepiscono e che determinano e incitano le loro azioni successive. Attualmente è anche impiegato in alcune ricerche nel campo della robotica, sistemi multi-agente e nelle comunicazioni nelle reti di calcolatori.
Successivamente, è stata fatta una distinzione tra il fenomeno stigmergico, che è specifico della guida del lavoro aggiuntivo, e l'incitamento più generale, non specifico del lavoro, per il quale è stato coniato il termine comunicazione sematettonicaSociobiology: The New Synthesis, E.O. Wilson, 1975/2000, p.186 da E.O. Wilson, dalle parole greche σῆμα sema "segno, gettone", e τέκτων tecton "artigiano, costruttore".
La stigmergia è oggi uno dei concetti chiave nel campo della swarm intelligence.
Comportamento stigmergico negli organismi non umani La stigmergia è stata osservata per la prima volta negli insetti sociali. Ad esempio, le formiche si scambiano informazioni depositando feromoni (la traccia) sulla via del ritorno al nido quando hanno trovato cibo. In questo modo, sviluppano collettivamente una complessa rete di sentieri, collegando il nido in modo efficiente a varie fonti di cibo. Quando le formiche escono dal nido in cerca di cibo, sono stimolate dal feromone a seguire la traccia verso la fonte di cibo. La rete di sentieri funziona come una memoria esterna condivisa per la colonia di formiche.
In informatica, questo metodo generale è stato applicato in una varietà di tecniche chiamate algoritmo delle colonie di formiche, che cercano soluzioni a problemi complessi depositando "feromoni virtuali" lungo percorsi che sembrano promettenti. Nel campo delle reti neurali artificiali, la stigmergia può essere utilizzata come memoria computazionale. Federico Galatolo ha dimostrato che una memoria stigmergica può raggiungere le stesse prestazioni di architetture di reti neurali più complesse e consolidate come LSTM.
Altre creature eusociali, come le termiti, usano i feromoni per costruire i loro complessi nidi seguendo un semplice insieme di regole decentralizzate. Ogni insetto raccoglie una "palla di fango" o materiale simile dal suo ambiente, infonde la palla di feromoni e la deposita sul terreno, inizialmente in un punto casuale. Tuttavia, le termiti sono attratte dai feromoni dei loro compagni di nido e sono quindi più propense a far cadere le proprie palle di fango sopra quelle dei vicini. Più grande diventa il mucchio di fango, più è attraente e quindi più fango verrà aggiunto ad esso (feedback positivo). Nel tempo questo porta alla costruzione di pilastri, archi, tunnel e camere.
La stigmergia è stata osservata nei batteri, varie specie dei quali si differenziano in distinti tipi cellulari e partecipano a comportamenti di gruppo guidati da sofisticati sistemi di controllo temporale e spaziale. Spettacolari esempi di comportamento multicellulare si possono trovare tra i mixobatteri. Essi viaggiano in sciami contenenti molte cellule tenute insieme da segnali molecolari intercellulari. La maggior parte dei mixobatteri sono predatori: gli individui traggono beneficio dall'aggregazione in quanto consente l'accumulo di enzimi extracellulari che vengono utilizzati per digerire i microrganismi preda. Quando i nutrienti sono scarsi, le cellule dei mixobatteri si aggregano in corpi fruttiferi, all'interno dei quali le cellule sciamanti si trasformano in mixospore dormienti con pareti cellulari spesse. Si ritiene che il processo di fruttificazione avvantaggi i mixobatteri assicurando che la crescita cellulare venga ripresa con un gruppo (sciame) di mixobatteri, piuttosto che con cellule isolate. Cicli di vita simili si sono sviluppati tra i funghi mucillaginosi. I più noti dei mixobatteri, Myxococcus xanthus e Stigmatella aurantiaca, sono studiati in vari laboratori come modelli procariotici di sviluppo.
Analisi del comportamento umano La stigmergia studiata nelle creature eusociali e nei sistemi fisici è stata proposta come modello di analisi di alcuni sistemi roboticiRanjbar-Sahraei, B., Weiss G., and Nakisaee, A. (2012). A Multi-Robot Coverage Approach based on Stigmergic Communication. In Proc. of the 10th German Conference on Multiagent System Technologies, Vol. 7598, pp. 126-138., sistemi multi-agenteGiovanna Castellano, Mario G.C.A.Cimino, et al. A multi-agent system for enabling collaborative situation awareness via position-based stigmergy and neuro-fuzzy learning, Neurocomputing, Vol. 135 (2014) pp. 86-97, comunicazione nelle reti di computer e comunità onlineMario G.C.A. Cimino, Federico Galatolo, Alessandro Lazzeri, Gigliola Vaglini. Spikiness Assessment of Term Occurrences in Microblogs: an Approach Based on Computational Stigmergy, ICPRAM 2017.
Su Internet ci sono molti progetti collettivi in cui gli utenti interagiscono solo modificando parti locali del loro ambiente virtuale condiviso. Wikipedia ne è un esempio. La massiccia struttura di informazioni disponibili in un wiki, o in un progetto software open source come il kernel FreeBSD potrebbe essere paragonata a un nido di termiti; un utente iniziale lascia un seme di un'idea (una palla di fango) che attrae altri utenti che poi sviluppano e modificano questo concetto iniziale, costruendo infine un'elaborata struttura di pensieri connessi.
Inoltre, il concetto di stigmergia è stato utilizzato anche per descrivere come il lavoro cooperativo, come la progettazione edilizia, possa essere integrato. La progettazione di un grande edificio contemporaneo coinvolge una rete ampia e diversificata di attori (ad esempio architetti, ingegneri edili, ingegneri statici, ingegneri dei servizi edilizi). Le loro attività distribuite possono essere parzialmente integrate attraverso pratiche di stigmergiaChristensen, L. R. (2007). Practices of stigmergy in architectural work. In Proceedings of the 2007 international ACM Conference on Conference on Supporting Group Work (Sanibel Island, Florida, USA, November 04–07, 2007). GROUP 2007. ACM, New York, NY, 11-20.Christensen, L. R. (2008). The Logic of Practices of Stigmergy: Representational Artifacts in Architectural Design. In Proceedings of the 2008 ACM Conference on Computer Supported Cooperative Work (San Diego, CA, USA, November 8–12, 2008). CSCW '08. ACM, New York, NY, 559-568..
Analisi dei movimenti sociali umani L'ascesa del software open source nel XXI secolo ha sconvolto i modelli di business di alcuni fornitori di software proprietario, e progetti di contenuto libero come Wikipedia hanno minacciato i modelli di business di aziende come Enciclopedia Britannica. I ricercatori hanno studiato progetti open source collaborativi, sostenendo che forniscono spunti sull'emergere della produzione paritaria su larga scala e sulla crescita dell'economia del dono.
Società stigmergica Heather Marsh, associata all'Occupy Movement, Wikileaks e Anonymous, ha proposto un nuovo sistema sociale in cui la competizione come forza trainante verrebbe sostituita da una società più collaborativa. Questa società proposta non utilizzerebbe la democrazia rappresentativa ma nuove forme di governance basate su idee e azioni e metodi collaborativi, tra cui la stigmergia.
Nel 2014, alcuni esponenti dell’Hong Kong Umbrella Movement affermarono di aver raccomandato la stigmergia come via da seguire. Note
Voci correlate Etologia Swarm intelligence
Collegamenti esterni Stigmergic Systems è un portale per la ricerca in questo campo AntNet and AntHocNet: ACO for routing due algoritmi di routing che utilizzano la stigmergia
Categoria:Comportamento degli insetti Categoria:Teorie della comunicazione