För att lösa ett komplext beräkningsproblem använde japanska forskare en encellig varelse som paradoxalt nog hanterade det snabbare och enklare än en kraftfull dator.
En grupp forskare från Keio University of Tokyo beslutade att använda ameban för att lösa det så kallade "resande säljare-problemet", ett problem känt inom datavetenskap. Essensen är som följer: föreställ dig att du är en säljare som reser från stad till stad och erbjuder dina varor. Du vill maximera din effektivitet för att tjäna så mycket pengar som möjligt och därför vill du hitta den kortaste vägen som låter dig komma från en punkt till en annan.
Det finns ingen universell formel för detta. Det enda sättet att lösa problemet är att beräkna längden på alla möjliga rutter och välja den kortaste. Eftersom nya städer läggs till på denna rutt ökar beräkningskomplexiteten exponentiellt. Så för fyra städer behöver du bara bygga tre rutter, och för 6 - redan 360. Och om din väg innebär att du besöker 10 eller fler städer, kommer räkningen att gå till miljoner.
Keio universitets lösning skiljer sig från alla andra algoritmer som utvecklats av forskare. Anledningen till detta är den encelliga varelsen Physarum polycephalum, nämligen dess slem. P. polycephalum i sig är en mycket enkel organisme som kan göra två saker: gå mot mat och gömma sig för ljus. Miljontals år med evolution har gjort det onormalt effektivt i båda dessa processer.
För experimentet placerades ameban i en kammare gjord av kanaler, med lite mat i slutet av varje. Den unicellulära organellen drog instinktivt flagellen i riktning mot en specifik kanal - och utlöste därmed ett larm som släckte ljuset. Schemat är enkelt: varje kanal är en analog av staden från problemet, och valet av en av dem påverkar sannolikheten för att ljuset slocknar i andra kanaler. Ju längre en sådan "stad" är från nuvarande punkt, desto oftare slocknar ljuset i den.
Från utsidan kan detta verka som en rondell och inte särskilt tydligt sätt att lösa problemet, men det har en viktig fördel: en amöba, till skillnad från en datoralgoritm, behöver inte beräkna varje enskild väg. Istället reagerar det passivt på nuvarande förhållanden och tvingas därmed välja den mest lönsamma rutten. Hur många "städer" lägger inte till på vägen - tiden för att uppnå det slutliga resultatet kommer inte att förändras från detta.
Paradoxalt nog löser den enklaste organismen algoritmen snabbare än någon modern dator. Forskare har ännu inte helt förstått varför detta händer. "Mekanismen genom vilken amöben lyckas välja den kortaste vägen varje gång förblir ett mysterium," medger de. Men om sådana encelliga varelser kan ställas till tjänst för vetenskapen, kommer detta inte bara att hjälpa till att lösa hypotetiska problem: kanske med deras hjälp kommer det att vara möjligt att revidera tillvägagångssättet inte bara till moderna datoralgoritmer, utan också till datasäkerhetssystem.
Kampanjvideo:
Vasily Makarov
