Individualmente, uno storno europeo non è eccezionale. È un uccello corto e grosso con piumaggio scuro e un becco affilato e appuntito. Li hai visti. Sono praticamente ovunque. Solo nel Nord America ce ne sono più di 200 milioni. Cinguettano le loro canzoncine e infastidiscono sia i giardinieri che gli agricoltori a tempo pieno.
Collettivamente, però, si trasformano.
In volo, in stormi che possono arrivare a centinaia di migliaia, diventano qualcosa di completamente diverso. Un mormorio è una meraviglia da togliere il fiato. È un tutto pulsante, in picchiata, vivente. Sembra sfidare le leggi della natura mentre la definisce.
Guardarne uno significa sperimentare in prima persona il potere e il mistero del mondo naturale.
“Penso che il sentimento principale sia un senso di stupore”, afferma Mario Pesendorfer, ricercatore post-dottorato presso l’Istituto di ecologia forestale dell’Università delle risorse naturali e delle scienze della vita di Vienna. “La scala spaziale di qualcosa che si muove molto rapidamente – cosa che non siamo assolutamente in grado di fare – e lo schema visivo che si verifica quando molti individui fanno la stessa cosa… ci affascina davvero.”
Per scienziati come Pesendorfer, le mormorazioni fanno più che ispirare. Suscitano curiosità. E stimolano gli scienziati a capire come gli animali in sciame – come uccelli, api e pesci – possano migliorare la nostra vita.
I segreti dietro le mormorazioni
Negli anni ’30, il famoso ornitologo Edmund Selous suggerì che gli uccelli che si muovono mormorando usassero una sorta di telepatia per trasmettere le loro intenzioni di volo. “Devono pensare collettivamente, tutti allo stesso tempo… un lampo di tanti cervelli”, ha scritto nel suo libro Transferenza del pensiero (o cosa?) in uccelli.
Con il passare degli anni, abbiamo scoperto che non è proprio così. Negli anni ’50, gli scienziati che studiavano il comportamento degli insetti, dei pesci e di altri animali collettivi ipotizzarono che il movimento di gruppo fosse più una risposta sorprendentemente rapida agli altri membri dello stormo. O la scuola. O lo sciame. Non è una capacità innata di leggere la mente. Né è un comando del capogruppo.
Si tratta della “rapida trasmissione della risposta comportamentale locale ai vicini”, come hanno scritto gli autori di un articolo del 2015 pubblicato sulla rivista Proceedings of the National Academy of Sciences.
“Ci sono due modi in cui puoi suscitare il comportamento di un grande gruppo”, afferma Pesendorfer. “Puoi avere un controllo dall’alto verso il basso, dove hai una sorta di leadership, o una sorta di meccanismo dall’alto verso il basso. Pensa a uno spettacolo rock. Hai la rock star davanti e lui inizia a battere le mani, e l’intero stadio inizia a battere le mani. ”
“Ma questi mormorii sono in realtà auto-organizzati”, dice. “Il che significa che sono le piccole regole comportamentali dell’individuo che lo fanno scalare fino a raggiungere il grande gruppo. Per comprendere questo comportamento, dobbiamo andare dalla scala locale – cosa sta facendo l’individuo, quali sono le regole che l’individuo sta seguendo? – alla scala globale; qual è il risultato?”
Nel 2013, un ingegnere meccanico e aerospaziale e il suo team di Princeton hanno collaborato con fisici in Italia per studiare i mormorii. “In uno stormo di 1.200 uccelli, è chiaro che non tutti gli uccelli saranno in grado di tenere traccia degli altri 1.199 uccelli”, disse allora Naomi Leonard, l’ingegnere di Princeton. “Quindi una domanda importante è: ‘Chi tiene traccia di chi?'”
Per scoprirlo i fisici italiani hanno utilizzato più di 400 foto provenienti da diversi video. Hanno tracciato la posizione e la velocità degli uccelli mentre si accalcavano. Da ciò, hanno costruito un modello matematico che ha identificato il numero ottimale di compagni di stormo da monitorare per ciascun uccello.
Si scopre che il numero magico è sette: ogni uccello tiene d’occhio i suoi sette vicini più vicini e ignora tutto il resto. Considerando che tutti questi piccoli gruppi di sette toccano altri individui e gruppi di sette, i colpi di scena si diffondono rapidamente. E da ciò parte tutto un mormorio. I risultati degli scienziati sono stati pubblicati sulla rivista PLOS Computational Biology nel gennaio 2013.
Le tre cose sotto controllo
Sebbene sembri coordinato su larga scala, i singoli uccelli si preoccupano solo di tre aspetti del loro volo e del volo di coloro che li circondano. Questi fattori sono stati descritti in diversi modi, ma sono tutti molto simili. Sono, di Pesendorfer:
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Una zona di attrazione : “Il che significa che, in questa zona, ti sposterai verso il ragazzo successivo.”
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Una zona di repulsione : “Il che significa che non volate nella sua corsia, altrimenti cadrete entrambi.”
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Allineamento angolare : “Quindi devi seguire la sua direzione [del vicino di un uccello].”
“A seconda di come si modificano questi tre parametri”, afferma Pesendorfer, “si può ottenere di tutto, da quelle palle da baseball dall’aspetto di barili che si trovano nei pesci dell’oceano, a sciami di insetti dall’aspetto sciolto, a sciami di pesci e mormorii altamente organizzati. Tutto in questi tre piccoli parametri.”
Gli scienziati ritengono che questi uccelli si accalchino in primo luogo per confondere e scoraggiare i predatori. Lo fanno attraverso il loro numero, il rumore che fa uno stormo e il suo movimento. Una certa comunicazione tra gli uccelli potrebbe avvenire anche attraverso i mormorii. Dire, indicando buone fonti di cibo. Mentre alcuni ricercatori ritengono che il semplice fatto di stare al caldo possa essere un altro motivo di queste mormorazioni.
Ciò che può stupire di più i comuni mortali è che questi uccelli reagiscono così rapidamente. E farlo in tale sincronia. Se non immediatamente, entro un paio di battiti d’ala di un uccello. Si muovono quasi all’unisono, in una sorta di passo bloccato. O, per così dire, serratura-lembo.
Come?
“Gli uccelli hanno una risoluzione temporale molto più elevata della nostra”, afferma Pesendorfer. Ciò significa che gli uccelli assorbono determinate informazioni intorno a loro e le elaborano molto più rapidamente degli esseri umani. “Vedono molto più velocemente di noi.”
Oltre il cielo: come gli sciami di storni stanno rimodellando la tecnologia
Il modello del 1986 noto come “Boids” ha cambiato il modo in cui vediamo il movimento. Craig Reynolds, uno scienziato informatico formatosi al MIT, ha creato un programma che imitava lo stormo degli uccelli e l’addestramento dei pesci. Non era solo codice. Era un progetto per la vita.
Quel codice è arrivato direttamente a Hollywood. L’hai visto in Batman Returns (1992). Tim Burton ha utilizzato gli algoritmi di Reynolds per gli sciami di pipistrelli. L’animazione sembrava reale perché seguiva regole semplici. Ogni “uccello” ha reagito ai suoi vicini. Nessun comando centrale. Solo reazione.
Ma il cielo ha altro da insegnarci. Nello specifico, il mormorio.
George Young, autore principale della ricerca del gruppo di Leonard a Princeton, ne ha intravisto il potenziale nel 2013. Ha dichiarato all’università che la biologia è la chiave per una robotica migliore. Dobbiamo capire quali misure delle prestazioni del gruppo animale funzionano. Quindi applichiamo tali misure ai comportamenti reattivi dei robot.
I risultati sono già visibili nel cielo sopra di noi.
L’Osservatorio Las Cumbres gestisce 22 telescopi robotici. Si trovano su sette siti a livello globale. Si coordinano come un unico organismo. Questo sistema è chiamato astronomia nel dominio del tempo. Significa che osserviamo lo spazio mentre cambia. Non nelle immagini fisse. In movimento.
“Quando riusciamo a vedere il quadro generale man mano che si sviluppa, siamo in grado di imparare di più, di apprenderlo più velocemente e di aumentare notevolmente la nostra comprensione delle forze che guidano l’universo.”
Questo rispecchia lo storno. Lo stormo vede il predatore. Lo stormo fugge. La rete sopravvive.
Da Central Park a Code
L’ironia è storica. L’intera popolazione di storni nordamericani deriva da circa 100 uccelli liberati a Central Park all’inizio degli anni Novanta dell’Ottocento. I fan di Shakespeare lo hanno fatto. Volevano che l’America avesse ogni uccello menzionato dal Bardo.
Enrico IV, parte I ispirò l’invasione. Il personaggio dice che farà insegnare a uno storno a parlare solo “Mortimer”. Per mantenere in movimento la sua rabbia.
Oggi quella rabbia è immobile. L’uccello è vivo. E il suo comportamento viene codificato.
Il Wyss Institute di Harvard punta alla robotica degli sciami. Questo campo utilizza dati di storno. Le applicazioni sono disordinate ma vitali. Ricerca e salvataggio. Costruzione. Bonifica ambientale. Applicazioni mediche. Immagina piccoli droni che entrano nel corpo. Brulicano un tumore. Agiscono come un’unità.
L’uso militare è ovvio. Micro-droni rilasciati da aerei da caccia. Uno sciame può sopraffare le difese o mappare il terreno più velocemente di una singola sonda.
Poi c’è la strada. Auto a guida autonoma che lavorano insieme. Non solo evitandoci a vicenda. Anticiparsi a vicenda. Ridurre gli ingorghi agendo come un fluido. Un mormorio di metallo e vetro.
Pesendorfer nota la disconnessione. Gli esseri umani hanno processi decisionali complicati. Pensiamo troppo. Gli storni no. Trasformano regole semplici in comportamenti complessi.
“Questi modelli ci aiutano a comprendere questi tipi di modelli”, afferma Pesendorfer.
Non siamo abituati a considerare semplici processi decisionali su larga scala. Partiamo dal presupposto che la complessità richieda un cervello complesso. Abbiamo torto.
Gli aspetti pratici del floccaggio
Se vuoi replicare questa efficienza, devi sapere dove cercare. E quando.
Cos’è esattamente un mormorio?
È il comportamento di floccaggio coordinato degli storni. Stiamo parlando di gruppi di centinaia. O migliaia. O milioni. Il movimento sembra un’unica forma mutevole. È fluido. È caotico alla vista ma ordinato dai dati.
Quando posso vedere un mormorio di storni?
Il tempismo è tutto. La stagione è l’inverno. Nello specifico, tra ottobre e marzo. Il picco si verifica tra dicembre e gennaio. Gli uccelli si riuniscono per stare al caldo. Si riuniscono anche per confondere i predatori. Ma per il tecnologo si tratta di una miniera d’oro di dati.
Qual è lo scopo di un mormorio?
Sicurezza. Questo è il driver principale. I predatori colpiscono duramente. Un singolo uccello è facile da catturare. Una nuvola vorticosa non lo è. I numeri confondono il vettore di attacco. È una strategia difensiva. Ma è anche termoregolazione. Stringersi genera calore.
Li osserviamo per imparare come costruire sistemi migliori. Non solo telescopi. Non solo automobili. Ma sistemi che si adattano. Quello reagisce. Che sopravvivono senza un comandante.
Allo storno non interessa il tuo algoritmo. Si preoccupa solo dell’uccello accanto a lui. E in quella semplicità troviamo il nostro futuro.
