Ουάσινγκτον
Τελικά τα μυρμήγκια δεν χρειάζονται μεγάλη εξυπνάδα για να βρίσκουν τη
συντομότερη διαδρομή μέχρι τη μυρμηγκοφωλιά: Μικρά ρομπότ που προγραμματίστηκαν
με τρεις απλές εντολές μπορούν να μιμούνται με ακρίβεια την κυκλοφορία στις
λεωφόρους των κοινωνικών εντόμων.
Καθένα από τα τροχοφόρα ρομποτάκια «είναι αρκετά χαζό» σχολιάζει ο Σάιμον Γκάρνιερ, επικεφαλής της μελέτης στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας του Νιου Τζέρσεϊ στις ΗΠΑ.
«Αν βρισκόταν μόνο του, καθένα από τα ρομπότ θα κινούνταν σε τυχαίες διαδρομές και θα χάνονταν [...] Όταν όμως βρίσκονται πολλά μαζί μπορούν να συνεργάζονται και να επικοινωνούν» συνεχίζει.
Τα κυβικά ρομπότ, τα οποία χρησιμοποιούν εξαρτήματα από ρολόγια χειρός ως κινητήρες, προγραμματίστηκαν να εκτελούν τρεις απλές λειτουργίες: να κινούνται προς μια τυχαία, να αποφεύγουν τυχόν εμπόδια, και να ακολουθούν τα ίχνη που άφηναν πίσω τους τα άλλα ρομπότ.
Τα «ίχνη» αυτά ήταν φωτεινές κουκκίδες που εμφάνιζε στο πάτωμα ένας προβολέας, συνδεδεμένος σε έναν υπολογιστή που παρακολουθούσε τις διαδρομές των άλλων ρομπότ.
«Καθένα από τα ρομπότ έχει δύο "κεραίες" στην κορυφή του, οι οποίες είναι στην πραγματικότητα αισθητήρες φωτός. Αν πέφτει περισσότερο φως στον αριστερό αισθητήρα, το ρομπότ στρίβει αριστερά, ενώ αν πέφτει περισσότερο φως στον δεξιό αισθητήρα, το ρομπότ στρίβει δεξιά».
Το ίδιο συμβαίνει με τα πραγματικά μυρμήγκια, τα οποία όμως αντί για φωτεινά ίχνη ακολουθούν τις φερομόνες, χημικά σινιάλα που αφήνουν πίσω τους άλλα μυρμήγκια καθώς περπατούν.
Το πείραμα, αναφέρουν οι ερευνητές στην επιθεώρηση PLoS Computational Biology, δείχνει ότι τα μυρμήγκια ακολουθούν τη βέλτιστη διαδρομή μέσω ενός «βρόχου θετικής ανάδρασης».
Αν για παράδειγμα τα μυρμήγκια θέλουν να φτάσουν από το σημείο A στο σημείο B, αρχικά θα ακολουθήσουν οποιαδήποτε τυχαία διαδρομή. Αν όμως μια από αυτές τις διαδρομές είναι συντομότερη, τα ίχνη που αφήνουν τα μυρμήγκια κατά μήκος τους θα είναι πιο έντονα από ό,τι στις υπόλοιπες διαδρομές.
«Επειδή τα μυρμήγκια που ακολουθούν τη συντομότερη διαδρομή ταξιδεύουν ταχύτερα, η ποσότητα φερομονών -ή φωτός- που αποτίθεται σε αυτό το μονοπάτι αυξάνεται ταχύτερα από ό,τι σε άλλες διαδρομές» εξηγεί ο Δρ Γκάρνιερ.
Και αυτό σημαίνει ότι όλο και περισσότερα μυρμήγκια θα χρησιμοποιήσουν στη συνέχεια τη συντομότερη διαδρομή.
Όπως επισημαίνουν οι ερευνητές, η μελέτη της συμπεριφοράς των μυρμηγκιών μπορεί να είναι χρήσιμη για κάθε εφαρμογή στην oποία είναι απαραίτητος ο υπολογισμός της βέλτιστης διαδρομής.
Στις τηλεπικοινωνίες, για παράδειγμα, χρησιμοποιείται ήδη ένας αλγόριθμος, με την ονομασία «βελτιστοποίηση αποικίας μυρμηγκιών», ο οποίος βρίσκει τη βέλτιστη διαδρομή για τη μετάδοση δεδομένων στο Διαδίκτυο.
Καθένα από τα τροχοφόρα ρομποτάκια «είναι αρκετά χαζό» σχολιάζει ο Σάιμον Γκάρνιερ, επικεφαλής της μελέτης στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας του Νιου Τζέρσεϊ στις ΗΠΑ.
«Αν βρισκόταν μόνο του, καθένα από τα ρομπότ θα κινούνταν σε τυχαίες διαδρομές και θα χάνονταν [...] Όταν όμως βρίσκονται πολλά μαζί μπορούν να συνεργάζονται και να επικοινωνούν» συνεχίζει.
Τα κυβικά ρομπότ, τα οποία χρησιμοποιούν εξαρτήματα από ρολόγια χειρός ως κινητήρες, προγραμματίστηκαν να εκτελούν τρεις απλές λειτουργίες: να κινούνται προς μια τυχαία, να αποφεύγουν τυχόν εμπόδια, και να ακολουθούν τα ίχνη που άφηναν πίσω τους τα άλλα ρομπότ.
Τα «ίχνη» αυτά ήταν φωτεινές κουκκίδες που εμφάνιζε στο πάτωμα ένας προβολέας, συνδεδεμένος σε έναν υπολογιστή που παρακολουθούσε τις διαδρομές των άλλων ρομπότ.
«Καθένα από τα ρομπότ έχει δύο "κεραίες" στην κορυφή του, οι οποίες είναι στην πραγματικότητα αισθητήρες φωτός. Αν πέφτει περισσότερο φως στον αριστερό αισθητήρα, το ρομπότ στρίβει αριστερά, ενώ αν πέφτει περισσότερο φως στον δεξιό αισθητήρα, το ρομπότ στρίβει δεξιά».
Το ίδιο συμβαίνει με τα πραγματικά μυρμήγκια, τα οποία όμως αντί για φωτεινά ίχνη ακολουθούν τις φερομόνες, χημικά σινιάλα που αφήνουν πίσω τους άλλα μυρμήγκια καθώς περπατούν.
Το πείραμα, αναφέρουν οι ερευνητές στην επιθεώρηση PLoS Computational Biology, δείχνει ότι τα μυρμήγκια ακολουθούν τη βέλτιστη διαδρομή μέσω ενός «βρόχου θετικής ανάδρασης».
Αν για παράδειγμα τα μυρμήγκια θέλουν να φτάσουν από το σημείο A στο σημείο B, αρχικά θα ακολουθήσουν οποιαδήποτε τυχαία διαδρομή. Αν όμως μια από αυτές τις διαδρομές είναι συντομότερη, τα ίχνη που αφήνουν τα μυρμήγκια κατά μήκος τους θα είναι πιο έντονα από ό,τι στις υπόλοιπες διαδρομές.
«Επειδή τα μυρμήγκια που ακολουθούν τη συντομότερη διαδρομή ταξιδεύουν ταχύτερα, η ποσότητα φερομονών -ή φωτός- που αποτίθεται σε αυτό το μονοπάτι αυξάνεται ταχύτερα από ό,τι σε άλλες διαδρομές» εξηγεί ο Δρ Γκάρνιερ.
Και αυτό σημαίνει ότι όλο και περισσότερα μυρμήγκια θα χρησιμοποιήσουν στη συνέχεια τη συντομότερη διαδρομή.
Όπως επισημαίνουν οι ερευνητές, η μελέτη της συμπεριφοράς των μυρμηγκιών μπορεί να είναι χρήσιμη για κάθε εφαρμογή στην oποία είναι απαραίτητος ο υπολογισμός της βέλτιστης διαδρομής.
Στις τηλεπικοινωνίες, για παράδειγμα, χρησιμοποιείται ήδη ένας αλγόριθμος, με την ονομασία «βελτιστοποίηση αποικίας μυρμηγκιών», ο οποίος βρίσκει τη βέλτιστη διαδρομή για τη μετάδοση δεδομένων στο Διαδίκτυο.
Newsroom ΔΟΛ
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου