Amöba är den enklaste varelse att vi går i skolan på en av de första lektionerna i biologi. Knappast någon anser amöba av mycket intelligenta individer, eftersom hon inte har ett nervsystem i vanlig bemärkelse. Men en grupp forskare från Tokyo Keio University har använt denna encelliga organism för att lösa matematiska problem. Och till förvåning av amöba klarat det snabbare och mer effektivt än en kraftfull dator.
Problemet måste lösas, som kallas “den uppgift kommivojazhera”. Det är detta: tänk dig att du är en säljare, flyttar från stad till stad, och säljer sina varor. Du behöver för att vara så effektiva som möjligt för att tjäna så mycket pengar som möjligt, så att du vill hitta den kortaste vägen som gör att du kan komma till varje stad på vägen. Det finns ingen matematisk formel för att hitta den mest effektiva vägen. Det enda sättet att lösa problemet är att beräkna längden av varje rutt och se vilken som är den kortaste.
Men det är inte allt: avstånd beräkning blir svårare ju fler städer läggs till i rutten. För 4 städer, det är bara 3 rutter. Men för 6 av dem redan 360. Detta gör “traveling salesman problem” en av de problem som forskarna kallar “NP-hard”. Det är det som är problemet, komplexiteten som ökar exponentiellt med en liten ökning i prestanda. Samma typ av uppgifter inkluderar, till exempel, gruvdrift cryptocurrency, så att hitta deras lösning är ganska viktigt i dag.
I deras arbete, de Japanska forskarna har använt den amöba Physarum polycephalum, och mer specifikt dess slem, som distribuerar det som en “scout”. Att placeras i en särskild avdelning, som hade en rad olika kanaler. I slutet av varje av de kanaler som forskarna placerat en bit av vatten. När amöban var att få vatten i en av de närliggande kanaler ljuset dämpades. Den kanal som i detta fall var analoga vägen från uppgiften.
När amöban når vattnet, det påverkar sannolikheten att ljuset kommer att gå ut i kanaler, vilket är nästa städer på vägen. Ju längre bort staden, ju mer hans kanal kommer att stänga av ljuset. Det kan verka otroligt, men tillägg av nya “städer” som inte öka den tid som behövs för att spendera på lösningen och vägen kanaler alltid varit kortast. Till skillnad från datorn, amöba, som inte behöver räkna varje sträcka för att beräkna den optimala. I stället, det är ett svar på de förändrade villkor och bestämmer den bästa möjliga bana.
“Den mekanism som påverkar hastigheten i beslutsfattandet amöba och hur man beräknar den kortaste vägen är fortfarande en gåta. Efter att ha fastställt detta, kan vi hitta vägen för en snabb lösning av komplexa beräkningsproblem och även förbättra säkerheten.”, säger studiens huvudförfattare Masashi Aono.
Ännu mer intressant och exklusivt innehåll, du kan läsa våra foder i Yandex.Zen.