Інженери іноді звертаються до природи за натхненням. Доцент лабораторії Cold Spring Harbor Сакет Навлаха та науковець Джонатан Суен виявили, що алгоритми налаштування — той самий процес керування зворотним зв’язком, за допомогою якого Інтернет оптимізує трафік даних — використовуються кількома природними системами для визначення та стабілізації поведінки, включаючи колонії мурах, клітини та нейрони.
Інтернет-інженери направляють дані по всьому світу невеликими пакетами, які аналогічні мурахам. Як пояснює Навлаха:
«Мета цієї роботи полягала в тому, щоб об’єднати ідеї машинного навчання та Інтернет-дизайну та зв’язати їх із тим, як колонії мурах добують собі їжу».
Той самий алгоритм, який використовують інтернет-інженери, використовують мурахи, коли вони добують собі їжу. Спочатку колонія може відправити одного мураху. Коли мураха повертається, вона надає інформацію про те, скільки їжі вона отримала і скільки часу знадобилося, щоб її отримати. Тоді колонія відправила двох мурах. Якщо вони повернуться з їжею, колонія може відправити трьох, потім чотирьох, п’ятьох і так далі. Але якщо відправляють десять мурах, а більшість з них не повертаються, колонія не зменшує кількість, яку вона посилає, до дев’яти. Натомість він скорочує кількість на велику кількість, кратну (скажімо, половину) того, що надсилала раніше: лише п’ять мурах. Іншими словами, кількість мурах повільно збільшується, коли сигнали позитивні, але різко зменшується, коли інформація негативна. Навлаха і Суен зазначають, що система працює, навіть якщо окремі мурахи губляться, і відповідає певному типу «алгоритму адитивного збільшення/множинного зменшення», який використовується в Інтернеті.
Суен вважає, що мурахи можуть надихнути на нові способи захисту комп'ютерних систем від хакерів або кібератак. Інженери можуть наслідувати, як природа протистоїть низці загроз здоров’ю та життєздатності. Суен пояснює:
«Було показано, що природа неймовірно міцна в багатьох аспектах, реагуючи на зміну середовища. У сфері кібербезпеки [однак] ми виявляємо, що багато наших систем можна підробити, їх можна легко зламати, і вони просто ненадійні. Ми хочемо поглянути на природу, яка виживає через усілякі стихійні лиха».
Хоча Суен планує застосувати природні алгоритми до інженерних програм, Навлаха хотів би побачити, чи можуть інженерні рішення запропонувати альтернативні підходи до розуміння регуляції генів та контролю імунного зворотного зв’язку. Навлаха сподівається, що «успішні стратегії в одній сфері можуть призвести до покращення в іншій».
ЩО ВІДНЯТИ З ЦІЄЇ СТАТТІ:
- When the ant returns, it provides information about how much food it got and how long it took to get it.
- In other words, the number of ants slowly adds up when the signals are positive, but is cut dramatically lower when the information is negative.
- Instead, it cuts the number by a large amount, a multiple (say half) of what it sent before.
