https://frosthead.com

Kui riikidevahelise süsteemi kavandas limavorm

Andrew Adamatzky on Lääne-Inglismaa ülikooli tavatu arvutustehnika professor ja kogu oma karjääri jooksul on ta tõepoolest võtnud tavapärase lähenemise arvutamisele. Serverite ja mikrokiipide asemel kasutab ta üherakulist limavormi. Ajuvaba, pealtnäha intelligentset organismi ( Physarum polycephalum ) on rakendatud selleks, et kanda toiduvärviga värvitud toitude vahel konkreetseid värve, viia väike paat läbi geelkeskkonna ja lahendada isegi labürindid.

Tema viimane projekt on aga ehk kõige tavapärasem. Viimase mitme aasta jooksul on tema ja Andrew Ilachinski mereväe analüüsi keskusest kasutanud limavormi selleks, et teha midagi uskumatult keerukat: riiklike maanteede süsteemide kavandid. Ja iga kord, päevade jooksul, lõi hallitus marsruute, mis on märkimisväärselt sarnased iniminseneride kavandatud tegelike süsteemidega.

Limavorm, selgub, on spetsiaalselt välja töötatud selleks, et teha ühte asja väga hästi: toitaineid tõhusalt ühest kohast teise transportida. Nagu teadlaste paar selgitas sel nädalavahetusel New York Timesi väljaandes New York Times, söödab metsas elav organism mikroskoopilisi toitainete osakesi, saates välja lima protoplasmaatilisi torusid ja säilitades seosed nende toiduallikate vahel võimalikult tõhusalt.

Nii otsustasid Adamatzky, Ilachinski ja kolleegide meeskond kasutada seda võimet selleks, et täpselt määratleda, milliseid marsruute oleks kõige loogilisem ehitada, kui mõni kavandaks näiteks nullist USA Interstate Highway Systemi. Nagu üksikasjalikult kirjeldatakse peatselt ajakirjas Complex Systems ilmuvas artiklis, jäljendas meeskond USA-d vormi suhtes, kattes kaardi peal riigi kujuga agargeeli tassi ja asetades igasse toiduallika (kaerahelbed) 20 kõige suurema rahvaarvuga suurlinnapiirkonnast. Nad kordasid katset veel 13 geograafilises piirkonnas, sealhulgas Brasiilias, Aafrikas ja Saksamaal, ning kordasid seda iga kaardi jaoks mitu korda.

Pärast kaera panemist lasid nad limavormil looduslikust linnast või pealinnast laiali levida ja jälgisid, millised teed olid tema hinnangul kõige tõhusamad toitainete vedamiseks kogu riigis. Nagu on kujutatud ülaltoodud videos (näidates ühte Kanada eksperimentaalset katset) ja paremal asuvat pilti (näidates Ameerika Ühendriikide katsetuste tulemusi), lõi limavorm korduvalt marsruute, mis olid silmatorkavalt sarnased kavandatuga aastakümnete ja mõnikord ka sajandite pikkuste inimtehnikaga.

"Physarum on kuulus optimaalsete transpordivõrkude ehitamisel, mis minimeerivad tsütoplasmaatilise ülekande kaugust, kuid hõlmavad ka võimalikult palju toitainete allikaid, " rääkis Adamatzky Wiredile eelmisel aastal. "Ideaalis peaksid inimese ehitatud teed vastama samadele kriteeriumidele."

Tõepoolest, tundub, et USA Interstate Highway System vastab samadele kriteeriumidele, kuna hallitus lõi marsruudid, mis sobivad enamuse intersteetidega. Peaaegu igas uuringus kasvas hallitusseos linke, mis korreleeruvad marsruudil 95 New Yorgist Bostoni ja 45. marsruudiga Dallasest Houstoni; Enamikus katsetes jäljendas hallitus tihedalt maanteid, mis ulatusid edela suurematest linnadest (Denver, Albuquerque, Phoenix ja Los Angeles) ja idapoolsest merepoolsest osast (marsruut 95 kogu Bostonist Jacksonville'i).

Vormi kavandid on veelgi tihedamalt seotud Belgia, Kanada ja Hiina maanteesüsteemidega, mis viitab sellele, et need on tõhusamad elanike keskuste vahelise vahemaa minimeerimise ja võimalikult paljude tihedalt asustatud alade hõlmamise osas.

Miks hallituse ja inimkonna marsruudilooming nii täpselt kokku langeb? Autorid spekuleerivad, et kuna paljud varased teed määrati eelajalooliste inimeste jalgteede ja loomade radade põhjal ning paljud tänapäevased kiirteed põhinevad omakorda neil varajasetel teedel, ei erine meie projekteerimisprotsess tegelikult nii palju limavormist: katse-eksituse kasutamine leida aja jooksul reisimiseks kõige mugavamaid teid.

Katsed on põnevad - ja võib-olla ka pisut jubedad - viisil, millega nad demonstreerivad, et näiliselt arukad eluvormid võivad täita äärmiselt keerukaid ülesandeid. Kuid nad vihjavad ka võimalikele rakendustele pärismaailmas. Adamatzky püüab välja töötada probleemide lahendamise vahendeid, mis on odavamad ja lihtsamad kui ränipõhised andmetöötlused, ning vormi on juba kasutatud paljude kaarekujuliste ruumiliste matemaatiliste probleemide lahendamiseks. Vormi kasutamine nõuab suhteliselt vähe asjatundlikkust või laboratoorseid ressursse ning see on säästlikum andmetöötlusvõimalus kui traditsiooniline elektrooniline vooluring.

Üks praktiline rakendus, mis kohe meelde tuleb, on vormi kasutamine, et analüüsida, milliseid marsruute oleks kõige tõhusam ehitada riikidele, kellel pole veel välja töötatud riiklikke maanteesüsteeme. Neid saaks kasutada ka ideaalsete radade efektiivseks modelleerimiseks palju väiksemas mahus, näiteks kolledži ülikoolilinnakus või avalikus pargis.

Sõltumata sellest, milleks me selle kasutamist lõpuks võime kasutada, on üks asi juba selge: ajuvaba limavorm on palju nutikam, kui me arvame.

Kui riikidevahelise süsteemi kavandas limavorm