Chiunque abbia visto uno stormo di storni girarsi e rigirarsi nel cielo potrebbe essersi chiesto:come fanno a manovrare in una formazione così ravvicinata senza scontrarsi?

"Molti tipi di animali sciamano o si radunano o si muovono in altro modo in modi coordinati, "dice Nicholas Ouellette, professore associato di ingegneria civile e ambientale a Stanford. "Nessun animale sa cosa fa ogni altro animale, eppure in qualche modo si muovono in modo coeso come gruppo."

Capire esattamente come lo fanno, Ouellette dice, potrebbe essere una chiave per aiutare gli ingegneri a progettare "gruppi" di droni aerei e auto senza conducente. L'emulazione degli sciami di animali è interessante perché non solo operano senza un controllo centrale, ma sono anche tolleranti ai guasti, per usare un termine tecnico, il che significa che possono adattarsi rapidamente e con grazia a condizioni improvvise o impreviste. Gli sciami sono anche resistenti in quanto possono operare in ambienti sporchi, ambienti disturbati.

Così Ouellette e il suo team hanno intrapreso una serie di studi che esplorano come gli sciami di animali sviluppano il tipo di sistemi auto-organizzati e autoregolati che consentirebbero a dispositivi come droni e sensori mobili di funzionare in modo sicuro ed efficiente, senza il tipo di controlli dall'alto verso il basso che caratterizzano, Per esempio, qualcosa come il sistema di controllo del traffico aereo.

Piuttosto che esaminare storni o altri uccelli, che sarebbe poco pratico da studiare in laboratorio a causa dello spazio di cui hanno bisogno per volare, Ouellette e il suo equipaggio guardano i moscerini che non mordono, un tipo di insetto volante che si trova spesso vicino all'acqua o all'ombra degli alberi. A differenza degli storni, le cui graziose formazioni, chiamati mormorii, facci guardare il cielo, moscerini ronzano caotici, masse simili a nuvole. Ma, dice Ouellette, sciami di moscerini condividono ancora caratteristiche comuni con stormi di uccelli e altri gruppi di animali, in quanto gli sciami rimangono coesi senza alcun controllo esterno o leadership.

"I moscerini sono così piccoli, sono facili da tenere in un laboratorio, "Dice Ouellette. "Sciamano al tramonto e all'alba e sono facili da individuare con le luci." Nel suo laboratorio, i moscerini vivono in un cubo di plastica di circa 5 piedi, circondato da telecamere ad alta velocità che usa per ricostruire traiettorie 3D per ogni insetto:direzione, accelerazione:tutte le informazioni cinematiche essenziali necessarie per caratterizzare i movimenti dello sciame.

Il lavoro in laboratorio consente al team di Ouellette di eseguire esperimenti per testare diversi modelli. Il team inizia con i dati osservati presi dalle immagini della telecamera. Quindi usano questi dati per testare ipotesi su quali tipi di regole potrebbero governare i movimenti dei moscerini. Ma poiché il comportamento naturale dello sciame non fornisce informazioni sufficienti per distinguere tra molte ipotesi, i ricercatori hanno anche interrotto lo sciame usando luci e suoni per osservare se il vero sciame è influenzato come avevano previsto le loro regole proposte.

Ouellette dice che è troppo presto per progettare sistemi artificiali che si comportino allo stesso modo dei gruppi animali. Ma il suo team sta sviluppando il tipo di ambiente sperimentale che un giorno altri ricercatori potrebbero utilizzare per costruire e testare sistemi ad alta tecnologia basati sulla saggezza dal basso degli sciami piuttosto che sulle regole dall'alto verso il basso che caratterizzano molte imprese tecnologiche.

"Come ingegneri ci piace controllare le cose, " Dice Ouellette. "Ma abbiamo molto da imparare dagli insetti e da altri animali che funzionano bene senza il comando umano e le strutture di controllo".