Keeruka arvutiprobleemi lahendamiseks kasutasid Jaapani teadlased üherakulist olendit, kes sai paradoksaalsel kombel sellega hakkama kiiremini ja lihtsamalt kui võimas arvuti.
Grupp Tokyo Keio ülikooli teadlasi otsustas amööbi kasutada niinimetatud rändmüüjate probleemi lahendamiseks, mis on arvutiteaduses tuntud probleem. Selle olemus on järgmine: kujutage ette, et olete linnast linna reisiv müüja, kes pakub oma kaupu. Soovite maksimeerida oma efektiivsust, et teenida võimalikult palju raha, ja seetõttu soovite leida lühima marsruudi, mis võimaldaks teil pääseda ühest punktist teise.
Selle jaoks pole universaalset valemit. Ainus viis probleemi lahendamiseks on arvutada iga võimaliku marsruudi pikkus ja valida lühim. Lisaks sellele, kui sellele marsruudile lisandub uusi linnu, suureneb arvutuslik keerukus plahvatuslikult. Nii et 4 linna jaoks peate ehitama ainult 3 marsruuti ja 6 linna jaoks juba 360. Ja kui teie tee hõlmab 10 või enama linna külastamist, läheb arve miljonitesse.
Keio ülikooli lahendus erineb kõigist teistest teadlaste väljatöötatud algoritmidest. Selle põhjuseks on üherakuline olend Physarum polycephalum, nimelt selle lima. P. polycephalum ise on väga lihtne organism, mis suudab teha kahte asja: liikuda toidu poole ja varjuda valguse eest. Miljonite aastate pikkune evolutsioon on selle mõlemas protsessis ebaharilikult tõhusaks teinud.
Katse jaoks pandi amööb kanalitest tehtud kambrisse, mille lõpus oli toitu. Üherakuline organell tõmbas instinktiivselt flagella kindla kanali suunas - ja käivitas seeläbi häire, mis valguse välja lülitas. Skeem on lihtne: iga kanal on probleemist linna analoog ja ühe neist valik mõjutab tõenäosust, et valgus kustub teistes kanalites. Mida kaugemal on selline “linn” praegusest punktist, seda sagedamini kustub seal valgus.
Väljastpoolt võib see tunduda ümmargune ja mitte eriti selge viis probleemi lahendamiseks, kuid sellel on üks oluline eelis: amööb, erinevalt arvuti algoritmist, ei pea arvutama iga üksikut rada. Selle asemel reageerib ta passiivselt praegustele tingimustele, sundides seeläbi valima kõige tulusama marsruudi. Kui palju "linnu" teel ei lisa - lõpliku tulemuse saavutamise aeg sellest ei muutu.
Paradoksaalsel kombel lahendab lihtsaim organism algoritmi kiiremini kui ükski tänapäevane arvuti. Teadlased pole veel täielikult aru saanud, miks see juhtub. "Mehhanism, mille abil amööb suudab iga kord valida lühima tee, jääb saladuseks," tunnistavad nad. Kuid kui selliseid üherakulisi olendeid saab teaduse teenistusse viia, aitab see mitte ainult hüpoteetiliste probleemide lahendamisel: võib-olla on nende abiga võimalik vaadata lähenemisviis mitte ainult tänapäevastele arvutusalgoritmidele, vaid ka arvutiturbesüsteemidele.
Reklaamvideo:
Vassili Makarov
