På ryggen til maur

Forskere fra Humboldt-universitetet i Tyskland bygger sterkt på biologiens kjemi og har utviklet en måte for elektroniske agenter å effektivt sette sammen et nettverk uten å stole på en sentral plan.

Forskerne modellerte ideen sin på metodene til insekter og andre livsformer hvis kommunikasjon mangler sentral planlegging, men som klarer å danne nettverk når individer skiller ut og reagerer på kjemiske spor.

Forskerne fant at det som fungerer for maur og bakterier også fungerer for autonome biter av datakode. Ideen er inspirert av kjemotaktiske modeller for sporing av stidannelse som er mye funnet i insekter, bakterier, [og] slimsopp, sa Frank Schweitzer, en førsteamanuensis ved Humboldt University og en forsker ved Fraunhofer Institute for Autonomous Intelligence Systems i Tyskland.



Arbeidet kan etter hvert brukes til selvmonterende kretser, grupper av koordinerte roboter og adaptive kreftbehandlinger, ifølge Schweitzer.

Insekt-, bakterier- og slimmuggsamfunn koordinerer vekstprosesser basert på interaksjoner mellom kjemiske spor etterlatt av individer. Forskerne satte opp et lignende nettverk ved å bruke en datasimulering av elektroniske agenter som beveger seg tilfeldig over et rutenett som inneholder ikke-tilkoblede nettverksnoder.

I stedet for å bestemme strukturen til et nettverk i en top-down-tilnærming av hierarkisk planlegging, fant agenter noder og skapte forbindelser i en nedenfra og opp-prosess med selvorganisering.

Når en agent skjedde på en node, begynte den å produsere en av to simulerte kjemiske spor med en hastighet som avtok over tid. Styrken til kjemikaliesporet bleknet også ettersom tiden gikk. Nøkkelen til det selvmonterende nettverket er at midlene trekkes til de kjemiske sporene som er lagt av andre agenter.

Forskernes modell inneholder to typer nettverksnoder - blå og rød. Hver agent starter som en grønn agent, som ikke legger ned kjemiske spor og reiser tilfeldig. Når en agent skjer på en blå node, blir den blå, og når en agent skjer over en rød node, blir den rød. Røde og blå midler legger ned kjemiske spor som tiltrekker midler av motsatt farge.

Over tid endres modellen fra mange grønne agenter som reiser tilfeldig til fargede agenter som beveger seg mellom noder som trafikk i et nettverk. Du ser et nettverk som kobler sammen nesten alle nabonoder, sa Schweitzer.

Den kjemiske metoden løser samtidig de to grunnleggende problemene med nettverks-selvmontering-deteksjonsnoder og etablering av koblinger mellom noder, sa Schweitzer.

Denne typen nettverk løser raskt feil og forstyrrelser, sa Schweitzer. Hvis posisjonen til nodene endres, justerer nettverket seg deretter. Hvis en kobling brytes, vil den bli gjenopprettet veldig raskt.

Resultatene bør hjelpe arbeidet med å bruke virtuelle feromoner for å koordinere dataagenter og virkelige roboter, sa Schweitzer. Feromoner er kjemikaliene som brukes av maur i deres nettverk. De samme prinsippene kan brukes til å utvikle selvmonterende elektroniske kretser fra byggeklosser som nanotråder, sa han.

Selvmonterende nettverk er viktig, sa Tamas Vicsek, fysikkprofessor ved Eotvos-universitetet i Ungarn. Faktisk blir nettverk som Internett satt sammen kontinuerlig basert på deres faktiske ytelse, sa han.

Viksek sa at Humboldt-forskernes modell kan fremprovosere nyttig innsikt for de som driver nettverk. Mens andre nettverksdesign også endrer strukturer som en funksjon av tid og andre parametere, skiller Humboldt-teamet modellen ut ved å introdusere agenter - en fin touch, ifølge Viksek. Men, la han til, modellen er for øyeblikket for komplisert til å kunne brukes bredt.

Dette er en retning det er verdt å utvikle videre, sa han.

Schweitzers forskerkolleger var Sankt Augustin og Benno Tilch fra Humboldt University. De publiserte forskningen i 21. august 2002-utgaven av Fysisk gjennomgang E. Forskningen ble finansiert av Humboldt University.

gjemme seg