A Neumann Társaság blogja az informatika, robotika legmenőbb témaköreiről – újszerű megközelítésben.

Kvantumugrás

Kvantumugrás

Hogyan változtatták meg a hangyák az informatikát?

2021. április 07. - ferenck

A biológiaórán megtanulhattad, hogy állatok, egymás közötti kommunikációjukhoz szervezetükből – mirigyeikből – a külvilágba juttatott jellegzetes összetételű vegyületeket, a faj másik egyedeiben meghatározott viselkedést elindító feromonokat is használnak. Nyomokat hagynak, veszélyt jeleznek, a szociális és a szexuális viselkedést befolyásolják velük.

Főként feromonok szabályozzák a hangyák társas viselkedését; a vegyi „jelölők” segítségével, egymás nyomát követve találnak el az élelmiszerforráshoz, választják ki a lehetőségek közül a legrövidebb útvonalat. Az „illatútvonalak” mentén, közösségi munkával akár nagyobb távolságra is képesek elvinni a táplálékot, például elhullott rovarokat. Az egyének együttműködnek, csoportosan sokkal többre képesek, mint gondolnánk a „részek összessége” alapján.

masy1.jpg

Az élővilág sok más jelenségéhez hasonlóan, a hangyák ösztönös optimalizáló tevékenysége is megihlette a számítástudományt, például az önálló ágensekkel ellentétben, csoportosan tevékenykedő, többek között telekommunikációs és közlekedési útvonaltervezésre (az 1990-es évektől) használt multi-ágens rendszerek fejlesztőit.

masy2.jpg

A hálózatiság és a nyílt, elosztott rendszerek terjedése folyamatosan megváltoztatják a számítógépes feladatok megoldásának módjait. Több, esetleg ellentétes érdekű szereplő lép színre, globálisak, de egyre gyakrabban csak részben közösek a célok, és globálisak a korlátozások is.

masy.jpg

Hogyan lehet megvalósítani lokális cselekedeteken keresztül globális célokat?

Úgy, hogy az akár egymástól független viszonylag egyszerű egyedek tömegesen – az alkalmazások részletes újraírása nélkül módosítható és újjáépíthető, rugalmas rendszert alkotva – dolgoznak együtt: kooperálnak, de ha ellenérdekeltek, akkor versengenek. Egy ilyen, multi-ágens rendszer tagjai különböző függőségi viszonyokban állhatnak egymással: függetlenség, egyoldalú vagy kölcsönös függőség.

masy0.jpg

Ugyanúgy működnek, mint a mintának tekintett hangyakolóniák: az egyéni cselekvések, az ágensek interakciói magasabb szintű kollektív viselkedésformákat eredményeznek. Akármennyire is versengenek az egyedek, tevékenységüket mindenképpen össze kell hangolni, máskülönben a rendszer nem tudja megoldani feladatait, betarthatatlanná válnak a vele szemben támasztott külső korlátozások. A koordináció a hatékony működés alapfeltétele.

masy3.jpg

Az együttműködést három mechanizmussal valósítják meg: előre rögzített struktúrák alapján történő, hierarchikus koordinációval, szerződéskötéssel, multi-ágensalapú tervezéssel. Az egyedek együttműködését és kommunikációját egyaránt meghatározza az ágensek közötti interakció módja. Az üzenetkódolás, valamint az üzenetváltás során használt protokollok szabványosítása nélkül a nem azonos ágensekből álló heterogén rendszerek működésképtelenek lennének. Erre találták ki az ágenskommunikációs nyelveket.

Az együttműködés és a kommunikáció szempontjából nagyon fontos a többféleképpen, ellentétes fogalompárokkal leírható ágenskörnyezet is, amely teljesen vagy csak részben megfigyelhető, statikus vagy dinamikus, nem összefüggő vagy folyamatos, minden előre elrendezett vagy véletlenszerű stb. lehet.

masy4.jpg

Az egyszerű szabályokon alapuló, központ nélküli, alulról felfelé építkező rendszerek egyedei dinamikus interakcióban állnak egymással. A helyi interakciók egyre bonyolultabbá válnak, mígnem a rendszer viselkedése valamilyen szempontból túlmutat a részek, az azt alkotó ágensek hatásainak mechanikusan vett összességén. A rendszerszintű viselkedést az ágensek programjai már nem, vagy csak nagyon közvetett módon tartalmazzák magukban. A részek cselekedeteiből spontán módon, váratlanul formálódó, az alacsonyabb szintű összetevőkbe „nem kódolt” minták, szerkezetek tűnnek fel az egészen. Ilyen esetekben emergens jelenségről, emergenciáról beszélünk. A hangyatársadalmak viselkedése, sikeres útvonalválasztásuk is az.

A bejegyzés trackback címe:

https://kvantumugras.blog.hu/api/trackback/id/tr3616492428
süti beállítások módosítása