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LAS VEGAS – Las semillas de chía, germinadas en bandejas, confirmaron experimentalmente un modelo matemático propuesto por el científico informático y académico Alan Turing hace décadas. El modelo describe cómo pueden ocurrir patrones en la vegetación del desierto, manchas de leopardo y rayas de cebra.
Estas y otras características de la naturaleza con manchas y rayas son ejemplos de lo que se denomina patrones de Turing, llamados así porque en 1952 Turing presentó ecuaciones sobre cómo las interacciones simples entre factores en competencia pueden conducir a patrones de superficie sorprendentemente complejos. En el caso de las regiones áridas, la competencia por la humedad entre las plantas conducirá a una distribución compleja de la vegetación.
Pero probar que el modelo de Turing explica patrones en el mundo real ha sido difícil (SN: 21/10/15). No estaba claro si la idea de Turing estaba realmente detrás de la distribución natural de la vegetación. Es posible que esta idea sea una simple historia matemática que crea formas similares en una computadora, dice el físico Flavio Fenton de Georgia Tech en Atlanta.
En una investigación presentada en una reunión de la American Physical Society, Brendan D’Aquino, quien se formó en el laboratorio de Fenton en el verano de 2022, describió un experimento que parece confirmar que De hecho, el modelo de Turing subyace en los patrones de la vegetación..
El equipo cultivó semillas de chía en capas uniformes en bandejas y luego ajustó la humedad disponible. Básicamente, los investigadores cambiaron experimentalmente los factores que aparecen en las ecuaciones de Turing. Por supuesto, aparecieron patrones similares a los observados en el medio natural. Los patrones también se parecían mucho a una simulación por computadora del modelo de Turing.
Los experimentos con semillas de chía (arriba) y las simulaciones que las imitan (abajo) muestran que los patrones de Turing emergen en la vegetación que compite por el agua. La fila superior muestra cómo cambia el patrón con el aumento de la disponibilidad de agua (de izquierda a derecha). Los paisajes simulados muestran patrones similares a medida que aumenta la precipitación (de izquierda a derecha). Brendan D’Aquino (foto), Abuzar Kaboudian (modelado)
“En estudios anteriores”, dijo D’Aquino, estudiante de la Universidad Northeastern, “las personas ajustaban modelos al revés para observar los patrones de Turing que encontraban en el mundo. Pero aquí pudimos demostrar que cambiar los parámetros relevantes en el modelo da los resultados experimentales que esperábamos”.
Aunque los patrones de Turing se han establecido en algunos experimentos químicos y otros sistemas artificiales, el equipo cree que esta es la primera vez que los experimentos con vegetación viva confirman la comprensión matemática de Turing.