På Ryggen af ​​Myrer

Ved at trække i høj grad på biologiens kemi har forskere fra Humboldt Universitet i Tyskland udtænkt en måde, hvorpå elektroniske agenter effektivt kan samle et netværk uden at stole på en central plan.

Forskerne modellerede deres idé på metoderne for insekter og andre livsformer, hvis kommunikation mangler central planlægning, men som formår at danne netværk, når individer udskiller og reagerer på kemiske spor.

Forskerne fandt ud af, at det, der virker for myrer og bakterier, også virker for autonome stykker computerkode. Idéen er inspireret af kemotaktiske modeller for sporing af spordannelse, der er almindeligt forekommende i insekter, bakterier [og] slimskimmel, sagde Frank Schweitzer, lektor ved Humboldt University og forskningsassistent ved Fraunhofer Institute for Autonomous Intelligence Systems i Tyskland.

Værket kan i sidste ende bruges til selvsamlende kredsløb, grupper af koordinerede robotter og adaptive kræftbehandlinger, ifølge Schweitzer.

Insekt-, bakterier- og slimskimmelsamfund koordinerer vækstprocesser baseret på interaktioner mellem kemiske spor efterladt af individer. Forskerne oprettede et lignende netværk ved hjælp af en computersimulering af elektroniske agenter, der bevæger sig tilfældigt hen over et gitter, der indeholder ikke-forbundne netværksknuder.

I stedet for at bestemme strukturen af ​​et netværk i en top-down tilgang af hierarkisk planlægning, fandt agenter noder og skabte forbindelser i en bottom-up proces med selvorganisering.

Når et middel skete på en knude, begyndte det at producere en af ​​to simulerede kemiske spor med en hastighed, der faldt over tid. Styrken af ​​kemikaliesporet aftog også som tiden gik. Nøglen til det selvsamlende netværk er, at midlerne bliver trukket til de kemiske spor, der er lagt af andre midler.

Forskernes model indeholder to typer netværksknuder - blå og rød. Hvert middel starter som et grønt middel, som ikke sætter kemiske spor og rejser tilfældigt. Når en agent sker på en blå knude, bliver den blå, og når en agent sker på tværs af en rød knude, bliver den rød. Røde og blå midler lægger kemiske spor, der tiltrækker midler af den modsatte farve.

Over tid ændres modellen fra mange grønne agenter, der rejser tilfældigt, til farvede agenter, der bevæger sig mellem noder som trafik i et netværk. Du ser et netværk, der forbinder næsten alle naboknudepunkter, sagde Schweitzer.

Den kemiske metode løser samtidig de to grundlæggende problemer med netværks-selvsamlingsdetekterende noder og etablering af forbindelser mellem noder, sagde Schweitzer.

Denne type netværk løser hurtigt fejl og forstyrrelser, sagde Schweitzer. Hvis nodernes position ændres, justeres netværket i overensstemmelse hermed. Hvis et link er brudt, vil det blive gendannet meget hurtigt.

Resultaterne skulle hjælpe bestræbelserne på at bruge virtuelle feromoner til at koordinere computeragenter og robotter i den virkelige verden, sagde Schweitzer. Feromoner er de kemikalier, der bruges af myrer i deres netværk. De samme principper kan bruges til at udvikle selvsamlende elektroniske kredsløb fra byggeklodser som nanotråde, sagde han.

Selvsamlende netværk er vigtige, sagde Tamas Vicsek, fysikprofessor ved Eotvos Universitet i Ungarn. Faktisk bliver netværk som internettet kontinuerligt samlet baseret på deres faktiske ydeevne, sagde han.

Viksek sagde, at Humboldt-forskernes model kunne fremprovokere nyttig indsigt for dem, der driver netværk. Mens andre netværksdesigns også ændrer deres strukturer som en funktion af tid og andre parametre, adskiller Humboldt-teamet deres model ved at introducere agenter - en fin touch, ifølge Viksek. Men, tilføjede han, modellen er i øjeblikket for kompliceret til at blive brugt bredt.

Det er en retning, som er værd at udvikle yderligere, sagde han.

Schweitzers forskerkolleger var Sankt Augustin og Benno Tilch fra Humboldt University. De offentliggjorde forskningen i 21. august 2002-udgaven af Fysisk gennemgang E. Forskningen blev finansieret af Humboldt University.

skjule