Для вирішення складної обчислювальної задачі японські вчені використовували одноклітинна істота, яка парадоксальним чином впорався з нею швидше і простіше, ніж потужний комп’ютер.
Василь Макаров
Група дослідників з токійського університету Кейо вирішила використовувати амебу для вирішення так званої «завдання комівояжера», відомої в області комп’ютерних наук проблеми. Суть її така: уявіть, що ви — мандрує від міста до міста продавець, який пропонує свої товари. Ви прагнете максимально збільшити свою ефективність, щоб заробити якомога більше грошей, а тому потрібно знайти найкоротший маршрут, який дозволив би вам добиратися від однієї точки до іншої.
Універсальної формули не існує. Єдиний спосіб вирішити проблему — це розрахувати довжину кожного з можливих маршрутів і вибрати з них найбільш короткий. Крім того, з додаванням нових міст на цей маршрут складність обчислень зростає експоненціально. Так, для 4 міст потрібно побудувати всього 3 маршруту, а для 6 — вже 360. А якщо ваш шлях передбачає відвідування 10 і більше міст, то рахунок піде вже на мільйони.
Рішення вчених з Університету Кейо відрізняється від всіх інших алгоритмів, розроблених дослідниками. Причина тому — одноклітинна істота Physarum polycephalum, а саме його слиз. P. polycephalum сам по собі дуже простий організм, який вміє робити дві речі: рухатися в бік їжі і ховатися від світла. Мільйони років еволюції зробили його аномально ефективним у виконанні обох цих процесів.
Для експерименту амебу помістили в камеру, яка складається з каналів, при цьому наприкінці кожного було трохи їжі. Одноклітинна інстинктивно витягала джгутики в сторону конкретного каналу — і тим самим викликала спрацьовування сигналізації, отключавшей світло. Схема проста: кожен канал — аналог міста з завдання, а вибір одного з них впливає на ймовірність того, що світло згасне в інших каналах. Чим далі такий «місто» знаходиться від поточної точки — тим частіше в ньому гасне світло.
З боку це може здатися обхідним і не дуже зрозумілим способом вирішення проблеми, проте у нього є одна важлива перевага: амебі, на відміну від комп’ютерного алгоритму, не потрібно розраховувати кожен окремий шлях. Замість цього вона пасивно реагує на поточні умови, тим самим вимушено вибираючи найвигідніший маршрут. Скільки «міст» не додавай на шляху — час досягнення кінцевого результату від цього не зміниться.
Парадоксально, але найпростіший організм в результаті вирішує алгоритм швидше будь-якого сучасного комп’ютера. Вчені ще не зовсім зрозуміли, чому це відбувається. «Механізм, завдяки якому амебі вдається кожного разу вибирати найкоротший маршрут, поки залишається загадкою», зізнаються вони. Але якщо таких ось одноклітинних істот можна буде поставити на службу науці — це допоможе не тільки у вирішенні гіпотетичних завдань: можливо, з їх допомогою вдасться переглянути підхід не тільки до сучасних алгоритмів обчислення, але і до систем комп’ютерної безпеки.
Thanks!
Our editors are notified.