Mrówki funkcjonują jak dane w Internecie. Mają nawet własny algorytm

Mrówki budujące swoje mrowiska i poruszające się po nich, korzystają z systemu do złudzenia przypominającego protokoły komunikacji w Internecie. Stanford University nazwało ten system "anternet" co jest wariacją na temat słów "ant" (mrówka) i "Internet".

Chyba wszyscy widzieli w filmie przyrodniczym, jak mrówki biegną korytarzami mrowiska w tylko sobie znanym kierunku, pchane jakimś wewnętrznym imperatywem. Ale chyba mało kto zastanawiał się, jak to się dzieje, że mrowisko funkcjonuje tak idealnie - nie tworzą się korki, zatory, ruch odbywa się płynnie, a transport pożywienia zawsze trafia tam, gdzie powinien.

Odpowiedź na to pytanie nadeszła ze Stanford i brzmi znajomo: TCP. Przypomnę: protokół internetowy TCP pozwala wysłać pakiet danych z punktu A do punktu B. Dane te są rozbijane na mniejsze paczki. Gdy jedna z paczek dotrze na miejsce, punkt B informuje punkt A o sukcesie i możliwości wysłania kolejnej paczki. Ta informacja zwrotna wraca do A w określonym czasie. Czas ten pozwala ocenić przepustowość i dostosować transfer do nowych warunków. Dzięki TCP unikamy "cyfrowych korków", a transfer danych przebiega w miarę płynnie.

Co to ma wspólnego z mrówkami? Otóż Pogonomyrmex barbatus zachowują się prawie tak samo jak dane TCP, gdy wyruszają na poszukiwanie pokarmu.

Zbieraczka nie wróci do mrowiska, jeżeli nie znajdzie pożywienia. Jeżeli pożywienia jest dużo, to wróci znacznie szybciej, a z mrowiska wyruszy większa grupa zbieraczek dla zwiększenia wydajności transportu. Gdy zbieraczki wracają ze znikomą ilością jedzenia, przestają wyruszać na kolejne wyprawy, a cała akcja jest odwoływana.

Balaji Prabhakar napisał algorytm, który zadziwiająco dokładnie przewiduje zachowania zbieraczek w zależności od ilości jedzenia (czyli przepustowości). Algorytm ten został opracowany wraz ze studentką Katie Dektar i niemalże dokładnie odzwierciedla zasady protokołu TCP.

Pierwszy element TCP, jaki jest wykorzystywany to "powolny start". Polega ona na wysyłaniu dużych pakietów danych w celu zbadania przepustowości. Utrata pakietu kończy powolny start. Zbieraczki robią dokładnie to samo. Po zweryfikowaniu ilości pożywienia (przepustowości), ilość mrówek (pakietów) zbierających żywność jest dostosowywana do jej ilości.

Drugi element to "time out", czyli przerwa w transferze danych spowodowana awarią lub błędem. Gdy zbieraczki nie wracają do mrowiska po upływie 20 minut, wstrzymuje się wysyłanie kolejnych jednostek.

Prabhakar zwraca uwagę, że odkryliśmy jedynie czubek góry lodowej, jeżeli chodzi o komunikację wewnątrz mrowiska. Naukowiec ocenia, że zachodzą tam znacznie bardziej skomplikowane zależności matematyczne, niż nam się do tej pory wydawało.

Źródło: Stanford