Se ti sei mai accampato vicino a uno stagno, sai che le rane fanno baccano di notte; ma quello che potresti non sapere è quanto siano realmente funzionali e regolamentati i loro ritornelli. Le rane comunicano con il suono, e in mezzo al loro putiferio c'è un sistema orchestrato internamente che consente alle informazioni di passare più chiaramente, consentendo anche cori collettivi e tempo per riposare. I ricercatori dell'Università di Osaka e dell'Università di Tsukuba hanno cercato di sfruttare questo acume anfibio per scopi matematici e tecnologici.

Il team ha esaminato i modelli di chiamata delle raganelle giapponesi maschili in diversi intervalli di tempo. Fare così, hanno messo tre rane in gabbie interne individuali e hanno registrato la loro interazione vocale. Hanno scoperto che le rane evitavano entrambi i gracidi sovrapposti e passavano collettivamente dal richiamo al silenzio. I ricercatori hanno quindi creato un modello matematico per adattare gli insegnamenti acustici delle rane a vantaggio tecnologico, in quanto tali modelli sono simili a quelli valutati nelle reti. I risultati sono riportati sulla rivista Royal Society Scienza Aperta .

"Abbiamo scoperto che le rane vicine evitavano la sovrapposizione temporale, che consente un chiaro percorso di ascolto delle singole voci, ", spiega il coautore dello studio Daichi Kominami. "Allo stesso modo, i nodi vicini in una rete di sensori devono alternare i tempi di trasmissione dei dati in modo che i pacchetti di dati non si scontrino".

Nei trii di rane osservati, ci sono stati anche momenti di alternanza tra silenzi collettivi e cori. L'evitamento della sovrapposizione era coerente (deterministico), mentre queste ultime chiamate collettive erano più variegate (stocastiche). Un'ulteriore utilità nel modello è stata il modo intelligente in cui consente alle rane le pause di riposo dal loro richiamo, che richiede una grande quantità di energia.

I ricercatori hanno quindi sviluppato un modello matematico che incorpora i principali modelli di interazione delle rane e li adatta a un formato basato sulla fase utilizzabile per mezzi tecnologici.

"Abbiamo modellato la chiamata e gli stati silenziosi in modo deterministico, " secondo l'autore principale Ikkyu Aihara, "mentre modellavano le transizioni da e verso di loro in modo stocastico. Quei modelli riproducevano qualitativamente il modello di chiamata delle rane reali e sono stati quindi utili nella progettazione di sistemi di comunicazione distribuiti autonomi".

Tali sistemi devono regolare in modo intelligente il dare e avere, attività e riposo. Perciò, come terza parte dello studio, i ricercatori hanno sfruttato il modello per la gestione del traffico dati in una rete di sensori wireless. Queste reti sono una componente chiave nell'Internet delle cose, poiché i loro nodi sensori dispersi misurano e comunicano diverse caratteristiche ambientali. Quindi, attraverso un coordinamento complesso, i dati raccolti vengono inviati a un sistema centrale.

Hanno scoperto che l'alternanza a breve termine era particolarmente efficace nell'evitare le collisioni dei pacchetti di dati. Nel frattempo, le transizioni cicliche e collettive a lungo termine offrivano promesse per la regolazione del consumo energetico.

"C'è un duplice vantaggio in questo studio, ", afferma il coautore Masayuki Murata. "Porterà sia a una maggiore conoscenza biologica nella comprensione dei cori delle rane, e ad una maggiore efficienza tecnologica nelle reti di sensori wireless."