Usuario:
Modelo Conceptual
Descripción
Modelo A10 - Disrupción de Formación
El modelo conceptual busca comprender los mecanismos que dan origen a un comportamiento, y describirlos de la forma más simple posible. Para eso, el comportamiento se segmenta en temas (grupos): cada uno identifica los objetos o variables que participan —tanto en su funcionamiento normal como en sus posibles anomalías o desviaciones— y describe, mediante verbos, la forma en que esos objetos interactúan entre sí. El resultado es lo que llamamos una red semántica: la estructura con la que representamos y comunicamos el modelo conceptual, antes de introducir ecuación alguna.
ID:3208
Estructura de los Grupos
Descripción
El primer paso consiste en analizar la descripción general del modelo e identificar los distintos aspectos que intervienen en el fenómeno y que deben ser representados. Cada uno de estos aspectos se organiza como un grupo, entendido como una unidad conceptual coherente que describe una parte específica del funcionamiento del modelo.
Cada grupo reúne los objetos o conceptos relevantes para ese aspecto y las relaciones o verbos que describen cómo interactúan, se modifican o dependen unos de otros. De esta manera, cada grupo constituye una parte de la red semántica del modelo, mientras que el conjunto de los grupos permite representar de forma estructurada su funcionamiento global.
La división en grupos facilita además separar mecanismos, condiciones, procesos y resultados que cumplen funciones diferentes dentro del modelo, manteniendo al mismo tiempo las relaciones que existen entre ellos. Los grupos no son, por tanto, componentes aislados: pueden compartir conceptos y establecer relaciones entre sí, formando conjuntamente una única representación semántica del fenómeno.
La imagen anterior ofrece una visión general de los distintos aspectos en que se ha estructurado el modelo. A continuación se presentan los grupos identificados, indicando para cada uno su título y una breve descripción del aspecto del modelo que representa.
Grupo 1: Grupo 1: Perturbación externa y pérdida de posición
¿Cómo inicia la disrupción y cómo desplaza a un ave de su posición óptima?
Grupo 2: Grupo 2: Beneficio aerodinámico individual
¿Cómo cambia el beneficio del campo de vorticidad cuando un ave abandona su posición óptima?
Grupo 3: Grupo 3: Potencia requerida individual
¿Cómo se transforma la pérdida del beneficio aerodinámico en un exceso de potencia requerida?
Grupo 4: Grupo 4: Propagación colectiva de la perturbación
¿Cómo se transmite el desplazamiento de un ave a través de la bandada?
Grupo 5: Grupo 5: Orden colectivo y recuperación
¿Cómo cae y se recupera la alineación global de la bandada?
Grupo 6: Grupo 6: Costo energético transitorio
¿Cómo se integra el exceso de potencia de las aves afectadas durante la recuperación?
Grupo 7: Grupo 7: Tiempo de recuperación y eficiencia
¿Cuánto tarda cada formación en recuperar su eficiencia aerodinámica previa?
ID:1088
Grupo 1: Grupo 1: Perturbación externa y pérdida de posición
Descripción
¿Cómo inicia la disrupción y cómo desplaza a un ave de su posición óptima?
Pregunta clave: ¿Cómo inicia la disrupción y cómo desplaza a un ave de su posición óptima?
Las formaciones de vuelo colectivo que forman las aves —la V de los gansos, las murmuraciones de estorninos, las bandadas migratorias densas— pueden romperse ante una perturbación externa: la desaparición súbita del ave líder, la intrusión de un predador o un dron, un viento cruzado intenso, o la salida abrupta de un miembro por una colisión. El modelo permite entonces calcular, para cualquiera de las cuatro perturbaciones externas que pueden originar la ruptura —la desaparición del líder, la intrusión de un predador o un dron, un viento cruzado intenso, o la salida de un miembro por colisión—, tanto el costo energético transitorio que le impone a la bandada como el tiempo que tarda esa formación de vuelo colectivo, ya sea la V de los gansos, la murmuración de estorninos o la bandada migratoria densa, en recuperar la eficiencia aerodinámica que tenía antes de la perturbación. En el nivel aerodinámico individual, cuando una perturbación externa saca a un ave seguidora de la posición óptima que ocupaba respecto al ave líder, esa ave seguidora deja de beneficiarse del campo de vorticidad que el ave líder genera al volar delante de ella —el mismo campo de vorticidad que, en una formación de vuelo colectivo intacta, reduce el costo aerodinámico de volar detrás de otra ave—. Esa misma pérdida de posición óptima de un ave seguidora no se queda contenida en ese único individuo: en el nivel colectivo, se propaga como una onda a través de toda la bandada, porque cada ave dentro de la formación de vuelo colectivo ajusta su propia posición en función de la posición de las aves vecinas, y ese ajuste en cadena avanza de un ave a la siguiente. La recuperación del orden global de la bandada después de que esa onda de perturbación la atraviesa se describe mediante la dinámica del parámetro de orden de Vicsek, una magnitud que resume cuán alineadas están las direcciones de vuelo de todas las aves de la bandada en un instante dado: cuando la perturbación externa recién ha ocurrido, este parámetro de orden cae, porque las aves cercanas a la perturbación ya no vuelan alineadas con el resto; a medida que cada ave recupera su posición óptima respecto a sus vecinas, el parámetro de orden vuelve a subir hasta acercarse otra vez al valor que tenía la formación de vuelo colectivo antes de la perturbación.
ID:7392
Grupo 2: Grupo 2: Beneficio aerodinámico individual
Descripción
¿Cómo cambia el beneficio del campo de vorticidad cuando un ave abandona su posición óptima?
Pregunta clave: ¿Cómo cambia el beneficio del campo de vorticidad cuando un ave abandona su posición óptima?
En el nivel aerodinámico individual, cuando una perturbación externa saca a un ave seguidora de la posición óptima que ocupaba respecto al ave líder, esa ave seguidora deja de beneficiarse del campo de vorticidad que el ave líder genera al volar delante de ella —el mismo campo de vorticidad que, en una formación de vuelo colectivo intacta, reduce el costo aerodinámico de volar detrás de otra ave—. Mientras el parámetro de orden de Vicsek todavía no se recupera, la potencia requerida por las aves afectadas por la onda de perturbación sigue siendo mayor que la que exige la formación de vuelo colectivo intacta, porque esas aves todavía no han vuelto a ocupar la posición óptima que les devolvería el beneficio del campo de vorticidad. Cualquiera sea la perturbación externa que la origina, la ruptura de la formación de vuelo colectivo se describe en dos niveles físicos que operan al mismo tiempo: un nivel aerodinámico individual, centrado en cada ave por separado, y un nivel colectivo, centrado en la bandada como un todo. El modelo permite entonces calcular, para cualquiera de las cuatro perturbaciones externas que pueden originar la ruptura —la desaparición del líder, la intrusión de un predador o un dron, un viento cruzado intenso, o la salida de un miembro por colisión—, tanto el costo energético transitorio que le impone a la bandada como el tiempo que tarda esa formación de vuelo colectivo, ya sea la V de los gansos, la murmuración de estorninos o la bandada migratoria densa, en recuperar la eficiencia aerodinámica que tenía antes de la perturbación. Esa misma pérdida de posición óptima de un ave seguidora no se queda contenida en ese único individuo: en el nivel colectivo, se propaga como una onda a través de toda la bandada, porque cada ave dentro de la formación de vuelo colectivo ajusta su propia posición en función de la posición de las aves vecinas, y ese ajuste en cadena avanza de un ave a la siguiente.
ID:7393
Grupo 3: Grupo 3: Potencia requerida individual
Descripción
¿Cómo se transforma la pérdida del beneficio aerodinámico en un exceso de potencia requerida?
Pregunta clave: ¿Cómo se transforma la pérdida del beneficio aerodinámico en un exceso de potencia requerida?
El costo energético transitorio de toda la disrupción es, entonces, la suma de ese exceso de potencia requerida por cada ave afectada, sostenido durante todo el tiempo que tarda el parámetro de orden de Vicsek en volver a su valor previo a la perturbación. Mientras el parámetro de orden de Vicsek todavía no se recupera, la potencia requerida por las aves afectadas por la onda de perturbación sigue siendo mayor que la que exige la formación de vuelo colectivo intacta, porque esas aves todavía no han vuelto a ocupar la posición óptima que les devolvería el beneficio del campo de vorticidad. La pérdida de ese beneficio aumenta de inmediato la potencia requerida por el ave seguidora, en una magnitud que puede llegar a un veinte o un treinta por ciento más que la que necesitaba mientras ocupaba su posición óptima. En el nivel aerodinámico individual, cuando una perturbación externa saca a un ave seguidora de la posición óptima que ocupaba respecto al ave líder, esa ave seguidora deja de beneficiarse del campo de vorticidad que el ave líder genera al volar delante de ella —el mismo campo de vorticidad que, en una formación de vuelo colectivo intacta, reduce el costo aerodinámico de volar detrás de otra ave—. La recuperación del orden global de la bandada después de que esa onda de perturbación la atraviesa se describe mediante la dinámica del parámetro de orden de Vicsek, una magnitud que resume cuán alineadas están las direcciones de vuelo de todas las aves de la bandada en un instante dado: cuando la perturbación externa recién ha ocurrido, este parámetro de orden cae, porque las aves cercanas a la perturbación ya no vuelan alineadas con el resto; a medida que cada ave recupera su posición óptima respecto a sus vecinas, el parámetro de orden vuelve a subir hasta acercarse otra vez al valor que tenía la formación de vuelo colectivo antes de la perturbación.
ID:7394
Grupo 4: Grupo 4: Propagación colectiva de la perturbación
Descripción
¿Cómo se transmite el desplazamiento de un ave a través de la bandada?
Pregunta clave: ¿Cómo se transmite el desplazamiento de un ave a través de la bandada?
Esa misma pérdida de posición óptima de un ave seguidora no se queda contenida en ese único individuo: en el nivel colectivo, se propaga como una onda a través de toda la bandada, porque cada ave dentro de la formación de vuelo colectivo ajusta su propia posición en función de la posición de las aves vecinas, y ese ajuste en cadena avanza de un ave a la siguiente. Esta onda de perturbación puede propagarse a través de la bandada a una velocidad que supera la propia velocidad de vuelo de las aves que la forman. La recuperación del orden global de la bandada después de que esa onda de perturbación la atraviesa se describe mediante la dinámica del parámetro de orden de Vicsek, una magnitud que resume cuán alineadas están las direcciones de vuelo de todas las aves de la bandada en un instante dado: cuando la perturbación externa recién ha ocurrido, este parámetro de orden cae, porque las aves cercanas a la perturbación ya no vuelan alineadas con el resto; a medida que cada ave recupera su posición óptima respecto a sus vecinas, el parámetro de orden vuelve a subir hasta acercarse otra vez al valor que tenía la formación de vuelo colectivo antes de la perturbación. Mientras el parámetro de orden de Vicsek todavía no se recupera, la potencia requerida por las aves afectadas por la onda de perturbación sigue siendo mayor que la que exige la formación de vuelo colectivo intacta, porque esas aves todavía no han vuelto a ocupar la posición óptima que les devolvería el beneficio del campo de vorticidad. Cualquiera sea la perturbación externa que la origina, la ruptura de la formación de vuelo colectivo se describe en dos niveles físicos que operan al mismo tiempo: un nivel aerodinámico individual, centrado en cada ave por separado, y un nivel colectivo, centrado en la bandada como un todo.
ID:7395
Grupo 5: Grupo 5: Orden colectivo y recuperación
Descripción
¿Cómo cae y se recupera la alineación global de la bandada?
Pregunta clave: ¿Cómo cae y se recupera la alineación global de la bandada?
La recuperación del orden global de la bandada después de que esa onda de perturbación la atraviesa se describe mediante la dinámica del parámetro de orden de Vicsek, una magnitud que resume cuán alineadas están las direcciones de vuelo de todas las aves de la bandada en un instante dado: cuando la perturbación externa recién ha ocurrido, este parámetro de orden cae, porque las aves cercanas a la perturbación ya no vuelan alineadas con el resto; a medida que cada ave recupera su posición óptima respecto a sus vecinas, el parámetro de orden vuelve a subir hasta acercarse otra vez al valor que tenía la formación de vuelo colectivo antes de la perturbación. Mientras el parámetro de orden de Vicsek todavía no se recupera, la potencia requerida por las aves afectadas por la onda de perturbación sigue siendo mayor que la que exige la formación de vuelo colectivo intacta, porque esas aves todavía no han vuelto a ocupar la posición óptima que les devolvería el beneficio del campo de vorticidad. El costo energético transitorio de toda la disrupción es, entonces, la suma de ese exceso de potencia requerida por cada ave afectada, sostenido durante todo el tiempo que tarda el parámetro de orden de Vicsek en volver a su valor previo a la perturbación. Esa misma pérdida de posición óptima de un ave seguidora no se queda contenida en ese único individuo: en el nivel colectivo, se propaga como una onda a través de toda la bandada, porque cada ave dentro de la formación de vuelo colectivo ajusta su propia posición en función de la posición de las aves vecinas, y ese ajuste en cadena avanza de un ave a la siguiente. En el nivel aerodinámico individual, cuando una perturbación externa saca a un ave seguidora de la posición óptima que ocupaba respecto al ave líder, esa ave seguidora deja de beneficiarse del campo de vorticidad que el ave líder genera al volar delante de ella —el mismo campo de vorticidad que, en una formación de vuelo colectivo intacta, reduce el costo aerodinámico de volar detrás de otra ave—.
ID:7396
Grupo 6: Grupo 6: Costo energético transitorio
Descripción
¿Cómo se integra el exceso de potencia de las aves afectadas durante la recuperación?
Pregunta clave: ¿Cómo se integra el exceso de potencia de las aves afectadas durante la recuperación?
El costo energético transitorio de toda la disrupción es, entonces, la suma de ese exceso de potencia requerida por cada ave afectada, sostenido durante todo el tiempo que tarda el parámetro de orden de Vicsek en volver a su valor previo a la perturbación. El modelo permite entonces calcular, para cualquiera de las cuatro perturbaciones externas que pueden originar la ruptura —la desaparición del líder, la intrusión de un predador o un dron, un viento cruzado intenso, o la salida de un miembro por colisión—, tanto el costo energético transitorio que le impone a la bandada como el tiempo que tarda esa formación de vuelo colectivo, ya sea la V de los gansos, la murmuración de estorninos o la bandada migratoria densa, en recuperar la eficiencia aerodinámica que tenía antes de la perturbación. Mientras el parámetro de orden de Vicsek todavía no se recupera, la potencia requerida por las aves afectadas por la onda de perturbación sigue siendo mayor que la que exige la formación de vuelo colectivo intacta, porque esas aves todavía no han vuelto a ocupar la posición óptima que les devolvería el beneficio del campo de vorticidad. La recuperación del orden global de la bandada después de que esa onda de perturbación la atraviesa se describe mediante la dinámica del parámetro de orden de Vicsek, una magnitud que resume cuán alineadas están las direcciones de vuelo de todas las aves de la bandada en un instante dado: cuando la perturbación externa recién ha ocurrido, este parámetro de orden cae, porque las aves cercanas a la perturbación ya no vuelan alineadas con el resto; a medida que cada ave recupera su posición óptima respecto a sus vecinas, el parámetro de orden vuelve a subir hasta acercarse otra vez al valor que tenía la formación de vuelo colectivo antes de la perturbación. Esa misma pérdida de posición óptima de un ave seguidora no se queda contenida en ese único individuo: en el nivel colectivo, se propaga como una onda a través de toda la bandada, porque cada ave dentro de la formación de vuelo colectivo ajusta su propia posición en función de la posición de las aves vecinas, y ese ajuste en cadena avanza de un ave a la siguiente.
ID:7397
Grupo 7: Grupo 7: Tiempo de recuperación y eficiencia
Descripción
¿Cuánto tarda cada formación en recuperar su eficiencia aerodinámica previa?
Pregunta clave: ¿Cuánto tarda cada formación en recuperar su eficiencia aerodinámica previa?
El modelo permite entonces calcular, para cualquiera de las cuatro perturbaciones externas que pueden originar la ruptura —la desaparición del líder, la intrusión de un predador o un dron, un viento cruzado intenso, o la salida de un miembro por colisión—, tanto el costo energético transitorio que le impone a la bandada como el tiempo que tarda esa formación de vuelo colectivo, ya sea la V de los gansos, la murmuración de estorninos o la bandada migratoria densa, en recuperar la eficiencia aerodinámica que tenía antes de la perturbación. Cualquiera sea la perturbación externa que la origina, la ruptura de la formación de vuelo colectivo se describe en dos niveles físicos que operan al mismo tiempo: un nivel aerodinámico individual, centrado en cada ave por separado, y un nivel colectivo, centrado en la bandada como un todo. La recuperación del orden global de la bandada después de que esa onda de perturbación la atraviesa se describe mediante la dinámica del parámetro de orden de Vicsek, una magnitud que resume cuán alineadas están las direcciones de vuelo de todas las aves de la bandada en un instante dado: cuando la perturbación externa recién ha ocurrido, este parámetro de orden cae, porque las aves cercanas a la perturbación ya no vuelan alineadas con el resto; a medida que cada ave recupera su posición óptima respecto a sus vecinas, el parámetro de orden vuelve a subir hasta acercarse otra vez al valor que tenía la formación de vuelo colectivo antes de la perturbación. Esa misma pérdida de posición óptima de un ave seguidora no se queda contenida en ese único individuo: en el nivel colectivo, se propaga como una onda a través de toda la bandada, porque cada ave dentro de la formación de vuelo colectivo ajusta su propia posición en función de la posición de las aves vecinas, y ese ajuste en cadena avanza de un ave a la siguiente. En el nivel aerodinámico individual, cuando una perturbación externa saca a un ave seguidora de la posición óptima que ocupaba respecto al ave líder, esa ave seguidora deja de beneficiarse del campo de vorticidad que el ave líder genera al volar delante de ella —el mismo campo de vorticidad que, en una formación de vuelo colectivo intacta, reduce el costo aerodinámico de volar detrás de otra ave—.
ID:7398