La inteligencia del enjambre

Desde hace años, los hombres de ciencia estudian a las hormigas, abejas y avispas. Hoy, en la prác
Eric Bonabeau y Christopher Meyer

Hace algo más de un año, Southwest Airlines tenía problemas en sus operaciones de carga. Aunque la generalidad de sus aviones utilizaba sólo 7% del espacio para transportarla, había aeropuertos que no contaban con la capacidad necesaria para manejar los volúmenes programados. Debido a ello se producían cuellos de botella en todo el sistema de envíos y manejo de los embarques de la aerolínea. Los empleados procuraban enviar la mercancía en el primer avión posible, lo que parecía ser una estrategia razonable. Sin embargo, tal situación obligaba a los trabajadores a emplear más tiempo del necesario en mover los envíos y, a veces, en llenar los aviones sin que fuera necesario.

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Para solucionar el problema, la empresa recurrió a una fuente inesperada: las hormigas. En concreto, los investigadores estudiaron la manera como estos insectos buscan alimento valiéndose de reglas sencillas, que invariablemente les sirven para encontrar rutas eficaces hacia él. Cuando aplicaron sus observaciones al dilema de la compañía aérea, descubrieron algo sorprendente: es posible que sea preferible dejar los embarques a bordo de un avión que va inicialmente en la dirección equivocada. Si, por ejemplo, deseaban mandar un paquete de Chicago a Boston, en la práctica podría resultar más eficaz dejarlo en una nave con rumbo a Atlanta y luego Boston, que retirarlo y ponerlo en el siguiente vuelo a esta última ciudad.

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La aplicación de tal hallazgo bajó 80% las tasas de transferencia de carga en las estaciones con mayor actividad y hasta 20% el trabajo de los empleados que movilizan la carga, además de disminuir extraordinariamente la cantidad de los traspasos de un día para otro. Todo ello le permitió a Southwest reducir las instalaciones de almacenamiento, así como la partida de sueldos. Ahora son menos los aviones que vuelan totalmente cargados, lo que brinda a la firma numerosas oportunidades para generar nuevos negocios. La aerolínea calcula que gracias a tales mejoras ganará anualmente más de $10 millones de dólares adicionales.

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Investigaciones parecidas acerca del comportamiento de insectos sociales son de utilidad para varias organizaciones, entre otras Unilever, McGraw-Hill y Capital One, quienes emplean ese conocimiento en el desarrollo de maneras más eficientes de programar las máquinas de sus fábricas, distribuir las tareas entre los trabajadores, organizar al personal e incluso trazar estrategias.

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¿Exactamente qué enseñanzas pueden brindarnos las hormigas, abejas y otros insectos sociales? Piense en las termitas. Su inteligencia individual es muy escasa; trabajan sin supervisión. Pero de manera colectiva construyen montículos que son maravillas de ingeniería capaces de mantener la temperatura ambiente y niveles convenientes de oxígeno y bióxido de carbono conforme crece el nido. A decir verdad, estos animales organizan por sí mismos casi todo el trabajo en equipo, que se coordina fundamentalmente por medio de las interacciones de los miembros individuales de la colonia.

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Juntos pueden solucionar problemas difíciles (como la elección de la ruta más corta, entre miles de posibles, hacia una fuente alimenticia), aun cuando cada interacción puede ser muy sencilla; ejemplo: que una hormiga no haga otra cosa que seguir el rastro dejado por su antecesora. Al comportamiento colectivo resultante de las interacciones de un grupo de insectos sociales se le llama "inteligencia del enjambre".

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En esencia, creemos que el notable éxito de estas colectividades –que se encuentran prácticamente en todo el planeta– se debe a tres características: flexibilidad: la colonia puede adaptarse a los cambios del entorno; robustez: incluso cuando un individuo, o varios, fracasan el grupo puede seguir desempeñando su tarea; y organización propia: las actividades no son controladas desde el centro ni supervisadas localmente.

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En busca de soluciones

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Con el fin de comprender el poder del último punto, piense en la manera como ciertas especies de hormiga encuentran la ruta más corta hacia una fuente alimenticia, para lo cual les basta con depositar y seguir un rastro químico. Cada una segrega una sustancia –feromona– que atrae a otras.

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Tomemos un caso simple: dos ejemplares salen del nido al mismo tiempo y toman distintas rutas, dejando una marca. La que tomó la más corta regresará primero: su camino quedará señalado con el doble de feromona (del nido hacia el alimento y de regreso) que el de la segunda, que todavía no regresa. Los miembros del nido serán atraídos hacia la dirección más conveniente porque la concentración del químico es mayor. A medida que aumenta el número de las que toman dicha vía, ésta se vuelve más atractiva. El comportamiento eficiente de la colonia es el resultado de la actividad de cada individuo, que obedece dos reglas fundamentales: segregar feromona y seguir los rastros de los otros.

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Las variantes de este sencillo, pero poderoso método, contribuyen a solucionar diversos problemas en los negocios. Imagine las impredecibles circunstancias de una red de telecomunicaciones, en la que una llamada telefónica de un lugar a otro (de París a Honolulu, por ejemplo) generalmente tiene que pasar a través de varios nodos intermedios (tal vez Nueva York y San Francisco). El sistema requiere un mecanismo que le indique a cada llamada dónde debe saltar a continuación para establecer la conexión; un buen método de ruteo evita las congestiones para minimizar los retrasos.

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Las vías de respaldo son particularmente valiosas cuando las condiciones del tráfico cambian de manera extraordinaria –digamos, el tiempo tempestuoso en un aeropuerto o una enorme cantidad de telefonemas a un concurso televisivo– provocando una saturación local, lo que hace necesario desviar rápidamente los mensajes a puntos menos congestionados de la red.

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Investigadores de los laboratorios Hewlett-Packard en Bristol, Inglaterra, desarrollaron un programa de computación, basado en los principios de búsqueda de las hormigas, que dirige tales llamadas eficientemente. Ahí, multitud de agentes circulan por la red de telecomunicaciones y dejan bites de información (piense en ellos como "feromona digital") para reforzar caminos a través de las áreas no congestionadas. Los mensajes siguen los rastros dejados por aquéllos.

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Para afinar el software, los investigadores agregaron un mecanismo que evapora continuamente la feromona digital, lo que permite al programa ajustarse con rapidez a los cambios en las condiciones de tráfico. Cuando se congestiona una ruta hasta entonces rápida, retrasa a los agentes que vienen detrás y el mecanismo de desvanecimiento se sobrepone al proceso de refuerzo. La ruta se abandona al poco tiempo y los agentes descubren (o redescubren) alternativas y las aprovechan.

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La utilidad es doble: cuando las llamadas telefónicas se desvían a través de las partes mejores de la red, el proceso no sólo les permite atravesar velozmente, sino que también hace posible que las áreas sobrecargadas se recuperen. La solución basada en el método de las hormigas tiene las ventajas inherentes a los sistemas tipo "inteligencia del enjambre": flexibilidad, robustez y organización propia.

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France Télécom, British Telecom y MCI WorldCom se cuentan entre las primeras compañías en diseñar métodos de ruteo basados en el de las hormigas. Pero es posible que la mejor aplicación se haga en internet, donde el tráfico es penosamente impredecible. Marco Dorigo y sus colaboradores en la Université Libre de Bruxelles adaptaron el procedimiento para el manejo de la circulación en la Red. Los resultados de unas simulaciones indican que el desempeño de su técnica es superior al de todas las actuales –entre ellas el protocolo que utiliza la web actualmente– tanto por lo que hace a aumentar al máximo la velocidad real de transmisión como a reducir al mínimo los retrasos.

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Asimismo, los modelos de búsqueda de las hormigas pueden ser una eficaz ayuda para determinar las rutas de carga (como en el caso de Southwest Airlines) y de los vehículos. Un ejemplo de esta última aplicación es el que ofrecen Luca Gambardella y su grupo. En el Instituto Dalle Molle di Studi sull Intelligenza Artificiale (IDSIA) desarrollaron un programa basado en tal método, que Pina Petroli utiliza con el fin de dirigir la flota de camiones que distribuyen petróleo para calefactores a sus clientes residenciales en Suiza.

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Hay varios factores que complican la tarea de programación de las entregas. Primero, la firma utiliza vehículos con distinto tamaño y longitud de mangueras, lo que hace variable las calles por donde pueden circular. Segundo, los pedidos de los clientes son impredecibles y complejos. Por ejemplo, algunos suelen requerir servicios de emergencia; otros reciben las entregas en días y horarios específicos ("estaré en casa el miércoles después de las 11:00 o el viernes entre las 14:00 y las 16:00 horas"). Tercero, otras variables –como las condiciones del tiempo y el tráfico– se transforman de manera inesperada.

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La tarea de distribuir

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En colaboración con Michael Campos, de Northwestern University, y tomando por modelo a las abejas melíferas, hemos diseñado un sistema de programación de los puestos de pintura de una fábrica de camiones, en los que se van colorando los vehículos en la medida que salen de la línea de ensamble. En caso necesario, pueden cambiar el color que se está usando, pero esto consume tiempo y es costoso. De manera que se puede pensar en ellos como en insectos sujetos a la siguiente regla: un individuo desempeña las tareas de su especialidad a menos que vea que es muy necesario realizar otra función. Así, un puesto de pintura roja continuará atendiendo los pedidos normales, salvo que un trabajo marcado "urgente" requiera un color –digamos– blanco, y que las filas de espera, sobre todo en los especializados en ese tono, sean mucho más largas.

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Aunque esta regla parece simplista, en la práctica es sorprendentemente eficaz. Hizo posible que los puestos de pintura determinen sus propias cargas de trabajo con más eficiencia (es decir, con menos cambios de colores) que si una computadora central hubiera diseñado la programación. Además, este sistema de organización propia ofrece los beneficios de otros métodos tipo inteligencia del enjambre: flexibilidad y robustez. Por ejemplo: cuando de manera inesperada aumenta mucho el número de camiones que deben ser pintados de azul, otros puestos dejan rápidamente su especialidad para dedicarse a los vehículos que no les fueron asignados; o cuando uno de los puestos tiene una falla, los otros la suplen de inmediato al dividirse el trabajo adicional.

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Otro útil modelo de asignación de actividades es el que ofrecen las hormigas recolectoras de semillas y su manera de llevarlas hasta el hormiguero. Así como en una carrera de relevos los atletas se van pasando la estafeta, los insectos transportan los alimentos a lo largo de una fila. Pero no tienen posiciones determinadas y los puntos de transferencia no son fijos: un ejemplar lleva su carga a lo largo de la hilera hasta que llega al siguiente; después de entregarle la comida, se vuelve para encontrarse con la hormiga que viene detrás y que le da un nuevo paquete. En esta operación, las únicas ubicaciones inmóviles están al principio (la fuente alimenticia) y al final (el hormiguero).

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Este sencillo método, que se conoce como la "brigada de corretaje", puede aumentar de manera extraordinaria la eficacia de las operaciones en que el trabajo pasa de una persona a otra. John Bartholdi, del Instituto Tecnológico de Georgia, y Donald Eisenstein, de la Universidad de Chicago, lo pusieron en práctica entre los recogedores de pedidos en un centro de distribución de una importante cadena de ventas al menudeo.

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Al principio el almacén usaba un sistema de zonas, conforme al cual cada vendedor era responsable de una parte del pedido. La siguiente persona no podía comenzar su tarea hasta que la primera terminaba la suya (digamos que, para llenar un pedido de libros, una persona fuera responsable de entregar los de biología primero, y luego otra proporcionaría los de negocios). Un problema que presenta esta estructura es la gran diferencia en la velocidad con que trabajan los diversos empleados: puede suceder que el más ágil sea cuatro veces más rápido que el más lento.

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Bartholdi y Eisenstein implantaron una regla, indicándole a cada trabajador: "Sigue recogiendo los productos necesarios para llenar el pedido hasta que la persona que venga detrás de ti te sustituya en la tarea; luego, dirígete hacia el principio de la fila para encargarte del trabajo siguiente." Los investigadores estudiaron también otras maneras de maximizar la productividad. En concreto, se preguntaron si los empleados más veloces deberían estar ubicados en el principio de la línea, en el final o en algún sitio intermedio.

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Utilizando simulaciones de computadora demostraron que la secuencia óptima es la del más lento al más rápido. Cuando pusieron en práctica ese esquema, los trabajadores del almacén en que hicieron el estudio aumentaron su productividad 30% con respecto a la que tenían cuando usaban el método de zonas. Actualmente se están utilizando variaciones del sistema tipo brigada de corretaje en los centros de distribución de McGraw-Hill, Little Brown, Bantam-Doubleday-Dell y Blockbuster Music, entre otros.

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Las reglas sencillas gobiernan

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Tal vez la enseñanza más poderosa –y fascinante– que brinda la inteligencia del enjambre es que el comportamiento colectivo complejo puede surgir entre individuos que se guían por reglas sencillas. ¿Es posible que los administradores construyan rutas parecidas que den forma al comportamiento de sus empresas y reemplacen las rígidas estructuras de mando y control? Jim Donehey lo intentó cuando era director de información de Capital One.

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La compañía –bien conocida por su participación en el negocio de las tarjetas de crédito– comenzó como subsidiaria de un banco local; cuando Donehey ingresó a ella en 1994, su grupo de IT tenía apenas 150 personas. Gracias a que se expandió rápidamente hacia otros mercados, la firma creció con rapidez asombrosa. Muy pronto el ejecutivo tuvo que vérselas con la tarea de incorporar nuevos empleados a la organización que, en cinco años, aumentó a 1,800 personas distribuidas en 10 ciudades, tres de ellas en el extranjero: se dio cuenta de que la administración del tipo mando y control, que había funcionado bien cuando la asociación era pequeña, se estaba volviendo insostenible.

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Por ese entonces habló con nosotros sobre la inteligencia del enjambre; le llamó mucho la atención la manera como los insectos desarrollan eficientemente sus tareas mediante el uso de unas cuantas reglas fundamentales. Inspirado por ese modelo, ideó cuatro guías básicas para asegurar que todo el personal de su empresa trabajara con vistas a lograr los mismos objetivos:

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1. Alinear siempre las actividades de IT con las del negocio (es decir, tener en cuenta los objetivos generales de la compañía).
-2. Usar buen criterio para los asuntos económicos (gastar el dinero como si fuera propio).
-3. Ser flexible (no encajonarse en una manera de pensar).
-4. Tener empatía con otras personas de la organización (cuando alguien le pida que haga algo con lo que no esté de acuerdo, póngase en sus zapatos).

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Con el fin de reforzar las reglas, Donehey distribuyó cerca de 10,000 fichas de cuatro colores distintos, que representaban el cuarteto de guías, entre todos los gerentes comerciales de los diversos departamentos de Capital One. Se indicó a cada uno que las entregara a las personas del grupo de IT siempre que se desempeñaran de acuerdo con cualesquiera de las guías. Si uno de los empleados del grupo hiciera algo que conjuntara las cuatro, su gerente podría proponerlo para recibir una ficha especial, que le sería entregada por el propio Donehey.

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Al cabo de un año, recuerda el directivo, las reglas se habían hecho tan innatas que se transformaron en el mantra de la organización de IT. Además de unir al grupo, afirma, facultaron a su planta de empleados para adoptar decisiones por sí mismos y trabajar con mínima dirección de los superiores. ¿El resultado? La tasa de pérdida de personal es inferior a 4%, en comparación con 20% que prevalece en el conjunto de la industria.

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También la simulación organizacional es un floreciente campo de investigaciones, tanto en la academia como en las firmas de consultoría. Por ejemplo, junto con nuestros colegas del Centro Cap Gemini Ernst & Young para la Innovación Empresarial, creamos un simulador para explorar la manera como ciertas reglas afectan la rotación, lealtad, productividad y conocimientos del personal de Hewlett-Packard. Esa clase de estudios está todavía en sus inicios, de manera que es aconsejable que todos los administradores se cuiden de implantar reglas que podrían llevar a un comportamiento imprevisible e indeseable.

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Un enjambre de posibilidades

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Tal vez lo único que limita las posibles aplicaciones de la inteligencia del enjambre es la imaginación. Por ejemplo, la manera como los insectos agrupan a los muertos de su colonia y clasifican sus larvas llevaron a los bancos a usar un novedoso método de análisis de sus datos con el fin de hallar las características interesantes comunes entre los clientes. En colaboración con nuestros compañeros, estamos desarrollando enjambres de robots que pueden cambiar de configuración y ensamblarse por sí mismos para convertirse en aspiradoras y otros aparatos electrodomésticos.

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Probablemente los futuros estudios de los insectos sociales redundarán en otras percepciones estimulantes. Por ejemplo, cuando una colonia de abejas melíferas se hace muy grande –es decir, cuando llega al punto de ganancias decrecientes–, la colmena se divide en dos. Todavía es un misterio qué reglas siguen exactamente para hacerlo. Ese conocimiento podría ayudar a las grandes corporaciones a determinar cuándo desprenderse de algunas de sus operaciones. (Algo interesante es que, entre los insectos sociales, no hay un equivalente de las fusiones, sólo actividades derivadas.)

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Otro fenómeno llamativo es el que ocurre cuando una avispa reina, temerosa de que la partida de algunas de sus subordinadas debilite a la colonia, les otorga el derecho de poner huevos para así inducirlas a quedarse. La cantidad de este "incentivo" depende de las condiciones ecológicas. Cuando, digamos, el clima es agradable y los alimentos abundantes, la reina tiene que ofrecer mejores estímulos. Esto representa un notable paralelo con la situación que enfrentan los administradores que intentan retener al personal más valioso durante una economía en expansión.

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Independientemente de tales comparaciones fascinantes, el campo de la inteligencia del enjambre enfrenta varios obstáculos. A numerosas personas se les dificulta mucho comprender cómo puede funcionar, más que nada porque no están familiarizadas con los sistemas de organización propia. Además, el comportamiento que surge –como por arte de magia– de las interacciones colectivas de los individuos puede ser un concepto alarmante para quienes no están acostumbrados a él.

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Los críticos objetan que los insectos y las personas no pueden –y no debieran– ser descritos mediante las mismas variables matemáticas. Sin embargo, nosotros argumentaríamos que en ciertos ambientes (una fábrica, por ejemplo) los humanos se encuentran limitados de maneras similares –aunque tal vez en grado diferente– a como se hallan los insectos en una colonia. Por otra parte, los paralelos entre los insectos sociales y la gente son algo más que conceptuales: pueden tener una significación útil y práctica, como lo demuestran estudios recientes.

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En el futuro, algunas compañías podrían levantar la totalidad de sus negocios, desde los inicios hasta la posición dominante, si utilizaran los principios de la inteligencia del enjambre e integraran el método en todas sus operaciones, su organización y su estrategia. ¿El resultado? Una empresa de avanzada, capaz de adaptarse rápida e instintivamente a los acelerados cambios del mercado.

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Eric Bonabeau es el principal científico de Icosystem Corporation. Christopher Meyer es director del Centro para la Innovación Empresarial de Cambridge, Massachusetts. La traducción es de Julio Galindo.

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