IT в мире животных: поиск еды муравьями и протокол TCP/IP |
||
МЕНЮ Искусственный интеллект Поиск Регистрация на сайте Помощь проекту ТЕМЫ Новости ИИ Искусственный интеллект Разработка ИИГолосовой помощник Городские сумасшедшие ИИ в медицине ИИ проекты Искусственные нейросети Слежка за людьми Угроза ИИ ИИ теория Внедрение ИИКомпьютерные науки Машинное обуч. (Ошибки) Машинное обучение Машинный перевод Реализация ИИ Реализация нейросетей Создание беспилотных авто Трезво про ИИ Философия ИИ Big data Работа разума и сознаниеМодель мозгаРобототехника, БПЛАТрансгуманизмОбработка текстаТеория эволюцииДополненная реальностьЖелезоКиберугрозыНаучный мирИТ индустрияРазработка ПОТеория информацииМатематикаЦифровая экономика
Генетические алгоритмы Капсульные нейросети Основы нейронных сетей Распознавание лиц Распознавание образов Распознавание речи Техническое зрение Чат-боты Авторизация |
2018-10-03 11:50 Ряд технологий, которыми мы пользуемся сейчас, были «придуманы» и реализованы естественным отбором и прочими эволюционными механизмами миллионы лет назад. Это, например, ультразвуковая навигация (летучие мыши), сонары (киты), электрошокер (электрические угри) и т.п. Как оказалось, природа миллионы лет назад разработала еще и алгоритмы, согласно которым работает сетевой протокол TCP/IP, созданный уже человеком. Методы поиска еды муравьями совпадают с этими алгоритмами.
Практически в каждой муравьиной колонии большинства видов муравьев есть фуражиры — особи, которые доставляют еду. На первый взгляд фуражиры беспорядочно бегают вокруг гнезда, кто дальше, кто ближе, и особого толку от их деятельности нет. Но это только на первый взгляд. Несмотря на кажущуюся хаотичность их поведения, оно подчиняется определенным законам. Наиболее ярким кейсом является поведение фуражиров муравьев вида Pogonomyrmex barbatus. Они практически никогда не возвращаются в колонию без добычи — еды. Частота и количество «пищевых рейдов» зависит от частоты и количества возвращающихся в колонию фуражиров. Многие поведенческие модели муравьев неизменны в течение многих миллионов лет, так что можно сказать, что именно эти насекомые изобрели основные принципы работы TCP/IP миллионы лет назад. По мнению исследователя Баладжи Прабхакара, давным-давно муравьи узнали о таких функциях, как медленное начало передачи (slow start) и прерывание передачи в результате разрыва связи (time-out). Что касается первого случая, то при отправке большого числа фуражиров (пакетов) передача продолжается, но с большими интервалами. Если же возвращающихся с едой муравьев нет (отсутствуют подтверждения о доставке пакетов), передача прерывается на определенное время. В случае указанного вида муравьев задержка составляет примерно 20 минут. Если в течение этого срока не вернулся ни один муравей, новые фуражиры никуда не уходят, гнездо находится в режиме ожидания. Как только появляется хотя бы один фуражир с едой, отправка доставщиков еды возобновляется. Оптимизация маршрута: положительная и отрицательная обратная связи Выходя из гнезда, фуражир движется по произвольной траектории. За собой он оставляет пахучий (для других муравьев) след при помощи феромонов. Возвращается муравей по своему же пути, причем траектория движения может быть несколько отличной (например, идя обратно с грузом, он вынужден огибать препятствия, которые налегке просто покорял, как горную вершину). А так, поскольку система основана на положительной обратной связи (когда другие особи делают феромонный путь более «заметным) и отрицательной обратной связи (феромоны испаряются, путь становится все менее заметным для других особей), происходит самоорганизация траектории движения муравьев и в конечном итоге, они начинают двигаться по кратчайшему пути. Муравьи и роботы В этом году стало известно о еще одном исследовании муравьиных колоний, результаты которого были использованы в робототехнике. Дело в том, что ученых давно удивляла способность насекомых избегать пробок при рытье ходов. Все они каким-то образом самоорганизуются, муравьев с грузом пропускают остальные особи. В рамках нового эксперимента специалисты обследовали поведение 30 огненных муравьев вида Solenopsis invicta. В процессе создания гнезда они выносили груз (частицы грунта) наружу. Поначалу в тоннелях возникали пробки, но с течением времени муравьи научились ожидать, пока не освободится проход, и затем несли свой груз без проблем. Ученые изучили алгоритм поведения муравьев и использовали этот алгоритм для обучения небольших роботов. Механизмы обучили транспортировать груз по муравьиной модели, и роботы стали работать слаженно и без проблем. Роботы научились пропускать своих собратьев с грузом и следовать далее по намеченному маршруту — без столкновений и особых задержек. По мнению авторов исследования, полученные алгоритмы смогут быть полезными для логистики, робомобилей, а также построения моделей снижения пробок на дорогах. Ранее использовались лишь статистические модели, но теперь вполне можно использовать и механизмы, которые используют муравьи.IoT и разделение муравьев одной колонии Еще один эксперимент, который был проведен несколько лет назад, помог понять, почему муравьи одного из видов решают отделиться от своей основной колонии и основать новую (роение пчел имеет примерно ту же природу). Так вот, как только муравьи начинают слишком часто сталкиваться в гнезде, количество столкновений достигает критической величины, то ряд рабочих „выбирает“ наследницу королевы, подхватывает ее и перемещается в новое место (так поступают не все виды этих насекомых). Ученые считают, что принцип, который позволяет муравьям определять время, когда необходимо отделиться от основной колонии, поможет определить надежность прогноза погоды, основанном на данных сенсоров и датчиков из определенного региона. Например, сенсоры, которые обмениваются между собой информацией, могут передавать определенный токен, и центральный сервер, кроме информации наблюдения о погоде, получит информацию о количестве регистраций определенных погодных условий в определенном месте. Чем таких регистраций больше, тем надежнее прогноз погоды, созданный на основе показаний. Источник: habr.com Комментарии: |
|