Слизневики - для расчета оптимальных маршрутов и биокомпьютеров будущего
У слизневиков нет мозгов, но это не мешает ученым делать из них необычные компьютеры. Слизневик - это одноклеточный организм, который состоит из многих миллионов ядер и наращивает сеть протоплазматических трубочек: они тянутся к источнику пищи по кратчайшему маршруту. Так как поиск кратчайшего пути между точками A и B является одной из фундаментальных проблем вычислительной техники (а также теории сетей, навигационных систем и т.п.), слизневикам есть чем поделиться со специалистами в этих сферах.
Профессор информатики Университета Запада Англии Эндрю Адамацки (Andrew Adamatzky) заставил слизневика Physarum polycephalum "путешествовать" по трехмерным картам стран и континентов, в поисках оптимального маршрута.
"Моя работа со слизневиками показала: возможно создавать полностью функциональные компьютеры общего назначения на основе практически любого организма. Для этого не нужен разум - достаточно базовых реакций на химические, оптические, тактильные и, возможно, гравитационные стимулы", - рассказывает Адамацки.
Ученый изготовил ландшафтную карту США и Германии из найлона, максимально точно воссоздав высотность и рельеф местности. Слизневик практически "повторил" шоссе 20 (самую протяженную магистраль США, 5415 км) и автобан 7 (самую длинную автодорогу ФРГ, словно "рассекающую" страну на восточную и западную половинки; 963 км). У одного конца каждой дороги (Ньюпорта, штат Орегон и Фленсбурга, на границе с Данией) Адамацки положил слизневика, у противоположного (Бостон и Фюссен) - овсяные хлопья. Ориентируясь на запах хлопьев, слизневик выпустил "побеги" и за 4-5 дней дошел до Бостона (до Фюссена - за 2-3 дня). Скорость перемещения по территории США была ниже, вероятно, из-за высоких Скалистых гор).
После нескольких экспериментов на трехмерных и двухмерных ландшафтах обнаружилось, что (несмотря на близость к реальным автодорогам) маршруты слизневиков не повторяются. Но дело тут не в произвольнсти выбора пути, а в различном физиологическом состоянии и скорости обмена веществ у этих организмов: некоторые слизневики более сильны и энергичны. Поэтому они идут коротким путем и меньше уклоняются от прямой линии, и маршруты их более прямолинейны). То есть, решил Адамацки, слизневики выбирают не кратчайший путь, а оптимальный (учитывая доступные им ресурсы).
Хотя полученные результаты любопытны сами по себе, более важным для Адамацки представляется их потенциал для решения иных, более общих задач - в разработке алгоритмов, обработке изображений, теории графов, синтезе новых материалов… Сейчас ученый строит гибридный (электронно-слизневой) компьютер под названием PhyChip. Разработка финансируется в рамках программы Евросоюза по нетрадиционной вычислительной технике.
http://www.phychip.eu/
Исследование представлено в журнале IEEE Transactions on Cybernetics.
По материалам Phys.org.
Артём Космарский nauka21vek.ru