Загадки природы: вы что-нибудь слышали про муравьиный интернет?

Posted on by riasevastopol

Что неспециализированного имеют колония и интернет муравьев? В действительности намного больше, чем вы имеете возможность представить. Но только в том случае, если речь заходит как раз о колонии, а не об отдельном представителе этого вида насекомых.

Как говорит муравьед в книге Дугласа Хофстедера «Гёдель, Эшер, Бах: эта нескончаемая гирлянда» (Douglas Robert Hofstadter: Godel, Escher, Bach: An Eternal Golden Braid): «Вы же ни при каких обстоятельствах не примeте отдельное дерево за целый лес?».

В данной причудливой книге храбрец-муравьед пытается стать другом остроумному муравью по имени Хиллари, не обращая внимания на то, что его пугает предельно простое устройство этих самых муравьев. Но создатель применяет муравья как метафору людской мозгу и его компьютерным программам и нейронам с их единицами и нулями.

Со времен публикации данной книги прошло большое количество времени, но это сравнение выяснилось поразительно нужным. Муравейники — это чудеса природы, созданные ордой мелких насекомых, и их изучение разрешило исследователям создать такие выдающиеся программы, как метод маршрутизации потоков, и сделать ряд других не меньше ответственных открытий.

К слову, Баладжи Прабхакар (Balaji Prabhakar), доктор наук компьютерных наук и кафедры электротехники, кличет открытый учеными муравьиный метод не в противном случае, как «the anternet».Загадки природы: вы что-нибудь слышали про муравьиный интернет? Он выделяет, что «муравьи живут по методу, что мы все отлично знаем и что шлифовался миллионы лет».

Сумма всех частей

Биолог из Стэнфорда Дебра Гордон (Debra Gordon) по окончании нескольких лет наблюдений за муравьиными колониями в аризонской пустыне пришла к выводу, что так именуемые harvester ants (с англ. — степные муравьи), тот вид, что она изучала, владеет незаурядной техникой поиска пищи. Дело в том, что муравьи, каковые покидали муравейник в отыскивании пропитания, не возвращались в него до тех пор, пока не обнаружили что-нибудь съестное.

Как вы имеете возможность представить, далеко не всем муравьям суждено возвратиться: кто-то погибнет перед тем, как отыщет пищу, кто-то — на пути в муравейник. Еще больше муравьев погибает в засушливые дни и жаркие.

Дебра отмечает, что муравейник все же превосходно приспособлен под такие экстремальные внешние условия: в очень жаркие дни муравьев, отправляющихся на «охоту», намного меньше, чем в прохладные. Так муравьиная колония как бы предохраняет себя от вымирания, существуяв эти дни за счет тех запасов, каковые сохраняются в муравейника. Но остается непонятным, как происходит координация этих процессов.

Так как не существует же среди муравьев неких особых муравьев-«менеджеров», отслеживающих динамику погоды и бдительно смотрящих за тем, дабы любой муравей имел при себе памятку о том, в то время, когда стоит выходить на сбор корма, а в то время, когда надёжнее остаться дома. (Как мы знаем, что в муравейнике имеется «королева», которую все муравьи шепетильно оберегают. Но «королева» владеет несущественной властью и вся ее роль ограничивается размножением).

По окончании последовательности опытов Гордон узнала, что муравьи-добытчики скапливаются в узком канале муравейника, ведущим на поверхность. В то время, когда очередной муравей возвращается с пищей, он касается собственными усиками-антеннами вторых муравьев. Предстоящее поведение муравьев зависит от этих несложных сотрудничеств: от длительности промежутка и количества касаний времени между касаниями.

«Охотник» не возвращается в муравейник, пока не отыщет что-либо съедобное» — говорит Гордон в студии National Geographic. — Чем меньше еды в пределах досягаемости, тем больше времени затрачивается на ее поиск и транспортировку в муравейник. Соответственно, чем больше еды, тем они стремительнее несут ее обратно и тем больше муравьев отправится на ее сбор. Никто не решает, оптимален ли сутки для поисков пищи либо нет.

Это решается коллективно, методом несложных касаний».

  • Нейромаркетинг: из-за чего капуцины рациональнее людей?

The Anternet

Надпись: «Что это? Протокол передачи данных для муравьев?»

Вы имеете возможность поразмыслить, что это открытие не выяснилось таким серьёзным, но совершите ошибку. Когда Гордон продемонстрировала собственные эти Баладжи Прабхакару в числовом выражении, тот весьма удивился, потому, что тот метод, что муравьи применяли для поиска пропитания, был аналогичным TCP (от англ. Transmission Control Protocol — протокол управления передачей) — один из главных протоколов передачи данных Интернета, предназначенный для управления передачей данных в подсетях и сетях TCP/IP).

TCP во многом снабжает возможность существования таковой сети, как Интернет. Так как что имеется интернет? Это множество автомобилей, связанных между собой и пересылающих друг другу файлы.

Вся сложность существования данной совокупности в том, что часто кое-какие части смогут просто-напросто отказать, появляться перегруженными и прекратить отвечать на запросы.

В случае если ресурс, располагающий нужным вам файлом, применяет разработку TCP, то он разбивает файл на пара частей, каковые именуются «пакетами». Ресурс отправляет эти пакеты по адресу, с которого поступил запрос, и осуществляет контроль их поступление на необходимый адрес через совокупность подтверждений, калибрует, с какой скоростью необходимо отправлять оставшиеся «пакеты».

В случае если мы примем за основную цель муравьиной колонии — собрать больше еды, расходуя меньше муравьев, а целью сервера — послать и взять файл, избежав перегрузки, то сходство между этими совокупностями разумеется. Отправление пакета подобно выходу муравья из собственного гнезда во внешний мир. Получение сервером сигнала, подтверждающего о получении адресатом пакета, подобно муравью, возвратившемуся в муравейник с пищей.

В случае если такие сигналы возвращаются скоро, то канал владеет высокой пропускной свойством.

То же самое и с муравьями: если они возвращаются через чур скоро, значит в пределах досягаемости большое количество еды. А раз большое количество еды и пропускная свойство хорошая, то возможно отправлять больше «пакетов» и задействовать больше муравьев. Наоборот, в случае если подтверждающие сигналы не поступают на сервер, то отправка пакетов может закончиться всецело.

Коннект исчезает. То же мы замечаем и в муравьиной колонии: в случае если муравьи-добытчики не возвращаются либо возвращаются через продолжительный временной отрезок, то скоро другие по большому счету прекратят выходить на поверхность.

(Необходимо подчеркнуть, что приведенное выше объяснение — это сильное упрощение работы TCP, потому, что данный метод кроме этого имеет и другие ответственные функции, к примеру, обнаружение неточностей. Но обработка заторов имеет яркое отношение к нашей метафоре с муравьями).

При помощи аналогичного метода колония муравьев имеет возможность собирать пищу с минимальными утратами, а глобальная сеть разрешает осуществлять передачу файлов между автомобилями с минимальным числом заторов — и все это без наличия какого-либо высшего, надзирающего органа. Гордон кроме этого подчернула, что потому, что любой муравей ограничен в собственных свойствах, «муравьиные методы несложны, распределены и масштабируемы — другими словами владеют теми качествами, каковые должны быть в инженерных распределенных совокупностях». Фактически, благодаря этим изюминкам интернет и смог вырасти из нескольких десятков автомобилей до нескольких миллиардов.

Баладжи Прабхакар подчернул, что если бы этот метод был отыскан еще в 70-х, на заре появления глобальной паутины, перед тем, как Винт Церф и Боб Канн изобрели TCP (Vint Cerf, Bob Kahn), сейчас мы применяли бы интернет совсем с другой дизайном и архитектурой.

К счастью для нас, люди появились в состоянии додуматься до аналогичного метода без наглядного примера. Но Гордон не сомневается в том, что еще много нужных находок откроется миру по окончании предстоящего изучения поведения муравьев. «Я пологаю, что когда мы начнем осознавать больше о том, как муравьи регулируют собственный поведение, мы возьмём еще множество нужных приложений».

  • Как теория 1930-х годов растолковывает экономику Интернета

Природные архитекторы строят отечественное будущее

Плесень, воспроизводящая географию железных дорог Токио

Гордон и Баладжи не одиноки в собственной вере. В самом последнем номере Communications of the Association for Computing Machinery (ведущий ежемесячный издание Ассоциации вычислительной техники (ACM) напечатана статья называющиеся «Распределенная обработка информации в биологических и вычислительных совокупностях». В дополнение к anternet и муравьиному планированию маршрута в нем перечислены другие биологические аналоги в вычислительных совокупностях, а также плесень, которая воспроизводит географию ЖД совокупности в Токио.

Самые последние изучения Гордон показывают на то, что таковой нюанс муравьиного метода, как коллективность, есть наследственным. Это указывает, что на протяжении естественного отбора муравьи оттачиваютсобственный метод, и в полной мере быть может, что что-то новое создается прямо на данный момент.

Исходя из этого два раза поразмыслите перед тем, как затевать войну с муравьями на вашей кухне. Муравьи-одиночки не причинят вам вред, а вот целая колония, владеющая коллективным разумом и действующая по методам, отработанным в течение тысячелетий, легко может вас перехитрить.

Высоких вам конверсий!

По данным priceonomics.comImage source Achim Pfennig

Случайные статьи:

Самокат — чоппер


Подборка похожих статей:

riasevastopol

More Posts