Hangyáktól ellesett technika az informatikában

Illusztráció: Christine Daniloff/MIT

A hangyák képesek arra, hogy pontosan megállapítsák, mennyi fajtársuk van a környezetükben. Ez az adottság fontos lehet a kolónia életében, akár az új bolyok alapításában is szerepet játszhat. A biológusok már korábban is gyanakodtak arra, hogy a népsűrűség felmérése irányíthatja a fészkek szerveződését.

A témában most a MIT Informatikai és Mesterséges Intelligencia Laborja végzett kutatást. A szakértők egy korábbi elméletet igazoltak, mely szerint a hangyák mozgásuk során véletlenszerűen ütköznek társaikba, ennek segítségével mégis elképzelhető precizitással mérik fel a környezetükben élők számát. A MIT tudósai úgy vélik, a jelenség a technológia fejlődésében is szerepet kaphat.

Cameron Musco és társai egy rácsos szerkezetű „bolymásolatot” készítettek, melyben apróbb cellák voltak. A kísérlet során egyetlen rovar mozgását figyelték meg, miközben más hangyákat engedtek a fészekbe.

A szakértők észrevették, hogy az élőlényeknek kétféle „kutatási módszere” van. Az egyik a véletlenszerű felfedezés, ekkor bármilyen szabályt mellőzve haladnak egyik cellától a másikig – az ott talált fajtársakról ugyanakkor tudomást szereznek. A másik út során igyekeznek minél több hangyát felfedezni, ekkor a népsűrűség alapján próbálnak közeledni a centrumhoz.

Musco csapata arra jutott, hogy a két folyamat közti különbség forradalmi módszert hozhat az informatikába, a véletlenszerű felfedezés ugyanis sokkal gyorsabb eljárás, mint az irányított feltérképezés.

A rovarok esetét könnyen le lehet fordítani a matematika és számítástechnika nyelvére, mégpedig a gráfokkal. A gráfok elemek (csomópontok vagy csúcsok) és a rajtuk értelmezett összeköttetések (élek) halmaza, ezeket szokták használni a hálózatok modellezésére. Ha a véletlenszerű felfedezés alapú algoritmust egy ilyen halmazon futtatnak le, könnyen feltérképezhető a rendszer szerkezete – egészen addig, amíg az nem túlságosan töredezett.

Tegyük fel, hogy egy számítástechnikai cégnek egy online szociális hálózatot kell megvizsgálnia. Mivel a személyes adatok nem kiadhatók, így az egyetlen megoldás épp a véletlenszerű felfedezés: egy random felhasználónál kell elindítani az algoritmust.

A szakértők úgy látják, a módszer az ad hoc hálózatok esetében is hasonlóan működhetne. Ezek a rendszerek lekérdezéseket tesznek lehetővé a felhasználók számára, ugyanakkor a hálózatban lévő elemek csak a közvetlen környezetükben lévő elemeket ismerik. Éppen ezért szükséges az ilyen hálózatokkal az egész adatrendszert megismertetni. Ehelyett azonban sokkal kényelmesebb lenne a hangyák technikájának bevezetése.

Bár azt hinnénk, a véletlenszerű felfedezés az önmagába való visszatérés veszélye miatt pontatlan lehet, Musco csapata arra jutott, hogy a hibás adatnak tűnő elemek kiszűrésével romlik a teljesítmény.

A jelenség hátterében valószínűleg az állhat, hogy a hangyák képtelenek minden egyes, a fészekben lévő társsal összefutni. Sokkal pontosabb népsűrűségbecslést kapnak, ha egyes példányokat többször számolnak.

A jövő számítástechnikájában tehát fontossá válhat a hangyáktól eltanult módszer, ehhez természetesen további pontosításokra lesz szükség. Talán olyan algoritmusokat kell majd kifejleszteni, melyek egy időben futva képesek összehangolni eredményeiket.

Forrrás: MIT News