211service.com
Na zádech mravenců
Vědci z Humboldtovy univerzity v Německu, kteří čerpali z chemie biologie, vymysleli způsob, jak mohou elektronickí agenti efektivně sestavit síť, aniž by se spoléhali na centrální plán.
Výzkumníci modelovali svůj nápad na metodách hmyzu a jiných forem života, jejichž komunikace postrádá centrální plánování, ale kterým se daří vytvářet sítě, když jednotlivci vylučují chemické stopy a reagují na ně.
Vědci zjistili, že to, co funguje na mravence a bakterie, funguje také na autonomní části počítačového kódu. Myšlenka je inspirována chemotaktickými modely tvorby stop, které se široce vyskytují u hmyzu, bakterií [a] slizových plísní, řekl Frank Schweitzer, docent na Humboldtově univerzitě a vědecký pracovník Fraunhoferova institutu pro autonomní inteligentní systémy v Německu.
Podle Schweitzera by práce mohla být nakonec použita pro samosestavující obvody, skupiny koordinovaných robotů a adaptivní léčbu rakoviny.
Společenstva hmyzu, bakterií a slizniček koordinují růstové procesy založené na interakcích mezi chemickými stopami, které za sebou jednotlivci zanechávají. Vědci vytvořili podobnou síť pomocí počítačové simulace elektronických agentů pohybujících se náhodně přes mřížku obsahující nepropojené síťové uzly.
Místo aby určovali strukturu sítě v hierarchickém plánování shora dolů, agenti našli uzly a vytvořili spojení v procesu sebeorganizace zdola nahoru.
Když se agent objevil na uzlu, začal produkovat jednu ze dvou simulovaných chemických stop rychlostí, která se s časem snižovala. Síla chemické stopy se s postupem času také vytrácela. Klíčem k samoorganizující se síti je to, že agenti jsou přitahováni k chemickým stopám stanoveným jinými agenty.
Model výzkumníků obsahuje dva typy síťových uzlů – modrý a červený. Každý agent začíná jako zelený agent, který neklade žádné chemické stopy a cestuje náhodně. Když se agent stane na modrém uzlu, zmodrá, a když se agent stane přes červený uzel, zčervená. Červené a modré látky vytvářejí chemické stopy, které přitahují látky opačné barvy.
Postupem času se model mění z mnoha zelených agentů cestujících náhodně na barevné agenty pohybující se mezi uzly, jako je provoz v síti. Vidíte síť, která spojuje téměř všechny sousední uzly, řekl Schweitzer.
Chemická metoda současně řeší dva základní problémy uzlů detekujících samosestavení sítě a vytváření spojení mezi uzly, řekl Schweitzer.
Tento typ sítě rychle řeší poruchy a poruchy, řekl Schweitzer. Pokud se poloha uzlů změní, síť se odpovídajícím způsobem přizpůsobí. Pokud je odkaz přerušený, bude velmi rychle obnoven.
Výsledky by měly pomoci při používání virtuálních feromonů ke koordinaci počítačových agentů a robotů v reálném světě, řekl Schweitzer. Feromony jsou chemikálie používané mravenci ve svých sítích. Stejné principy lze použít k vývoji samoskládajících elektronických obvodů ze stavebních bloků, jako jsou nanodráty, řekl.
Samoskládající se sítě jsou důležité, řekl Tamas Vicsek, profesor fyziky na Eotvos University v Maďarsku. Ve skutečnosti se sítě jako internet sestavují průběžně na základě jejich skutečného výkonu, řekl.
Viksek řekl, že model výzkumníků Humboldt by mohl vyvolat užitečné poznatky pro ty, kdo provozují sítě. Zatímco ostatní návrhy sítí také mění svou strukturu v závislosti na čase a dalších parametrech, Humboldtův tým odlišil svůj model zavedením agentů – podle Vikseka je to hezké. Dodal však, že model je v současnosti příliš komplikovaný na to, aby mohl být široce používán.
Toto je směr, který stojí za to dále rozvíjet, řekl.
Schweitzerovými výzkumnými kolegy byli Sankt Augustin a Benno Tilch z Humboldtovy univerzity. Výzkum publikovali v čísle z 21. srpna 2002 Fyzický přehled E. Výzkum byl financován Humboldtovou univerzitou.