Эксперимент с муравейником

наблюдения за муравьями

Профессор биологии Стэнфордского университета Дебора Гордон любит наблюдать за муравьями. У нее есть их фотографии на стенах, скульптуры из них на столе, и около 8 000 живых муравьев бегают по ее лаборатории. Она изучала их в течение 20 лет. Недавно, она исследовала, как колония муравьев  регулирует добычу еды, как они решают, как быстро отправить муравьев собирать пищу. И это очень похоже на обмен данными в сетевых компьютерных технологиях.

Гордон обратилась к Balaji Prabhakar, профессору компьютерных наук и электротехники Стэнфордского университета с идеей, которая возникла у него при наблюдении за муравейником. Prabhakar согласился, что принцип регулирования добычи еды у муравьев очень похож на алгоритм Transmission Control Protocol (TCP), который помогает получать данные в Интернете, когда увеличивается или уменьшается пропускная способность канала.

Они вдвоем создали серию экспериментов, чтобы проверить эту теорию. Они допустили, что еда в мире муравьев похожа на информацию и ее пропускную способность в компьютерном мире. Манипулируя количеством пищи они имитировали изменения в пропускной способности сети и наблюдали, за изменениями в поведении муравьев, и искали тождественное поведение с компьютерными сетями и их корректировкой TCP протоколом и раcсылке меньшего количества пакетов в нерезультативном направлении (или муравьев).

Параллелей оказалось неожиданно много.

Наблюдения за муравьями

Если бы эти исследования были проведены в начале 1970-х годов, когда исследователи еще только работали над алгоритмами связи, это, возможно, позволило многократно сократить время на создание существующих технологий.

Дебора Гордон: Я работала много времени чтобы понять, как колония муравьев регулирует свое поведение. И когда я поняла, как муравьев-добытчики регулируют поиск пищи, я поняла, что алгоритм может быть идентичным тому, что используется в других системах сети.

Колония муравьев, как и многие сложные системы, работает без централизованного управления. Нет централизованного управления, никто не говорит муравьям, что делать, и они должны использовать информацию, которую они получают от локальных взаимодействий чтобы решить, что делать.

Я наблюдала, как муравьи оценивают поведение, чтобы принять решение о том, что делать и как, что в свою очередь позволяет колонии регулировать свое поведение.

Колония регулирует сбор пищи оценивая данные, которые получают идущие на поиски еды муравьи, от возвращающихся особей. Исходящие добытчики пищи принимают решение в зависимости от того, как быстро муравьи возвращаются с пищей. Каждый муравей, который выходит на поиск еды, чем быстрее находит ее, тем быстрее возвращается. Таким образом, скорость, с которой муравьи возвращаются является показателем наличия пищи.

Balaji Prabhakar: То, что интернет и anternet имеют в общем одинаковый алгоритм, который используется отправителями данных в Интернете, чтобы определить доступный канал пропускания. Это в значительной степени тот же алгоритм, что муравьи используют для определения количества доступной пищи. Таким образом, поток пакетов исходящих и возвращающихся являются своего рода сигналами, которые говорят: «Ладно, идите вперед и отправляйте еще больше».

Дебора Гордон: Так, чтобы действительно понять, что происходит, важно, увидеть что происходит в муравейнике и на самом деле посмотреть на эти взаимодействия между муравьями. Этот было сделано с помощью видеоскопа, расположенного на 5 сантиметров внутрь муравейника. И вы видите муравьев идущих на поиски еды, которые ждут взаимодействия с возвращающимися, чтобы решить, стоит ли выходить на поиски.

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.
Brainvideo