Так называемая “задача коммивояжера” или метод ветвей и границ заключается в том, чтобы найти наиболее оптимальный и выгодный маршрут по городам для странствующего торговца, который позволил бы ему заработать как можно денег. Причем коммивояжер должен вернуться в исходную точку, пройдя через промежуточную точку только один раз.
Эта проблема решается путем расчета длин каждого из возможных маршрутов и сравнения их для выбора кратчайшего. Задача усложняется по экспоненте в зависимости от числа городов. Если для четырех точек требуется построить всего три маршрута, то для 6 - 360. В случае необходимости построения маршрута между десятком или более городов, то число маршрутов исчисляется миллионами!
К решению “задачи коммивояжера” ученые из Университета Киото подключили простейшее одноклеточное - слизь Physarum polycephalum. Этот организм не отличается многофункциональностью - цель его жизни заключается в движении по направлению к пище и скрываться от света. В течение миллионов лет P. polycephalum оттачивал эти способности и достиг совершенства.
Эксперимент японских исследователей заключался в том, что амеба была помещена в камеру, состоящую из каналов, на конце которых находилось немного пищи. Одноклеточное существу вытягивало свои жгутики по каналу в направлении к еде, что приводило к срабатыванию сигнализации, выключающей свет. Таким образом, соблюдались условия “задачи коммивояжера”: выбор одного из каналов оказывает влияние на то, что в других каналах свет погаснет, причем с увеличением расстояния от текущей точки до “города” увеличивается частота выключения света.
Такое решение проблемы может показаться чересчур мудреным и непростым, но следует отметить, что амебе в отличие от компьютерного алгоритма не нужно выполнять вычисление каждого маршрута. Наиболее выгодный путь одноклеточное выбирает в результате пассивной реакции на изменение условий, однако при увеличении числа “городов” результат всегда остается неизменно верным.
Таким образом, любой суперсовременный компьютер уступает простейшему организму. Парадокс да и только! Для ученых механизм действий одноклеточного существа остался не ясен. Однако они задумались над тем, как поставить амебу на службу науке для решения не только теоретических задач и изменения подходов к алгоритмам вычислений, но и применить ее в системах компьютерной безопасности.
Ученые нередко заимствуют идеи у природы, например они создали сверхгибкий дисплей, который служит идеальным камуфляжем нового поколения. Использование пота для выработки электроэнергии - это не шутка! О других альтернативных источниках электроэнергии можно узнать здесь. Также могут быть интересны изобретения, способные перевернуть наш быт, и произведения, написанные искусственным интеллектом.
А знаете ли вы, сколько энергии тратиться на майнинг биткоина?
Как космические технологии используются на Земле - очевидное-невероятное в деле.
Комментируйте, оценивайте, подписывайтесь на канал - будет много интересного!
По вопросам заказа текстов пишите @makxcc