Los seres vivos han sido capaces de adaptarse a los cambios
del entorno durante millones de años utilizando técnicas que
parecen inteligentes. El comportamiento colectivo de algunos
seres vivos puede ayudar a encontrar algoritmos capaces de
resolver problemas complejos. Un claro ejemplo es el caso de las
colonias de hormigas que, gracias a su trabajo colaborativo,
consiguen superar un gran número de barreras.

Después de millones de años de evolución, los seres vivos han
desarrollado soluciones eficaces para resolver un gran
número de problemas. Esto ha hecho que los científicos se
inspiren en la naturaleza para resolver problemas mediante la
unión de tecnología y biología. Por ejemplo, algunos robots han
sido diseñados para imitar los movimientos de los insectos o se han
sintetizado materiales muy resistentes basándose en la tela de las
arañas. Inspirarse en la naturaleza para resolver problemas de
computación es una estrategia que ha ido ganando importancia
y que aún tiene mucho que ofrecer.

Algunos sistemas sociales animales presentan un
comportamiento colectivo inteligente a pesar de estar compuestos
por individuos con capacidades limitadas. Las soluciones
inteligentes a problemas emergen de una forma natural gracias a la
auto-organización y la comunicación entre estos individuos. Estos
sistemas sugieren procesos que pueden usarse en el desarrollo
de sistemas inteligentes artificiales.

Biológicamente, las hormigas son simples insectos con una
memoria limitada y únicamente capaces de realizar un número
limitado de acciones sencillas. Sin embargo, una colonia de hormigas
tiene un comportamiento colectivo complejo, proporcionando
soluciones inteligentes a problemas como el transporte de grandes objetos, la
creación de puentes y la búsqueda de las rutas más cortas desde
el nido a la fuente de alimentación (Dorigo y Stützle, 2004).

Una hormiga no tiene conocimiento global sobre las tareas que
está realizando. Las acciones de las hormigas están basadas en
decisiones locales y son inflexibles. El comportamiento inteligente
emerge como una consecuencia de la auto-organización y la
comunicación entre hormigas. Esto es lo que se llama
comportamiento o inteligencia emergente.

En la naturaleza existen otros muchos ejemplos de
comportamientos emergentes, p.ej., en las colonias de bacterias,
enjambres de abejas, etc. Incluso existen teorías que explican la
conciencia humana como un comportamiento emergente de
las interacciones y la auto-organización entre neuronas individuales.
El sorprendente comportamiento de las hormigas ha inspirado a los
científicos para crear nuevos enfoques basados en algunas
de las habilidades que tienen a la hora de trabajar de forma
colaborativa (Dorigo y Gambardella, 1997).

Un ejemplo es el problema de encontrar el camino entre dos nodos
dentro un grafo. Informalmente, un grafo es un conjunto de puntos
(nodos) unidos por enlaces. Puede servir, p.ej., para representar
relaciones entre conceptos en una memoria semántica, o rutas entre ciudades
en un mapa. Encontrar el camino más corto entre dos
puntos permite resolver una variedad de problemas, según qué
se esté representando mediante el grafo.  Para resolver este
problema, son útiles dos características de las colonias de
hormigas: el modo en que encuentran la ruta más corta entre el
hormiguero y la fuente de alimento, que será usada para encontrar
y optimizar un camino dentro del grafo; y la sencillez de cada hormiga,
lo que facilita implementarla como un elemento capaz de ejecutar
un programa sencillo (un agente) dentro de un sistema más complejo,
 multi-agente.

Las hormigas utilizan un sistema de señales basado en la
huella de feromonas que van dejando sobre la ruta que siguen.
Aunque una única hormiga se mueve aleatoriamente, cuando
encuentra un rastro de feromonas en el sendero hay una gran
probabilidad de que decida seguirlo. Cuando una hormiga
encuentra una fuente de alimento, vuelve al hormiguero, fortaleciendo
su sendero de feromonas. Otras hormigas en sus proximidades son
atraídas por esta sustancia y deciden seguir ese camino. Así, no
sólo alcanzan el objetivo de encontrar la comida, sino que fortalecen el
rastro para atraer más compañeras. Transcurrido un cierto tiempo,
los caminos más cortos entre dos puntos son recorridos más veces por
un mayor número de hormigas que otros caminos más largos. Pronto,
la gran mayoría transitará sólo por el camino más corto,
y el problema habrá sido resuelto.