На какие только ухищрения не идут учёные, чтобы повысить производительность вычислительных систем, чтобы повысить скорость выполнения сложных задач. Японские специалисты для сложных вычислений решили использовать в качестве компьютера одноклеточное существо – амёбу. И вот парадокс – это микроскопическое существо справилось с задачей быстрее мощного компьютера, и решение нашла гораздо проще.
Задача коммивояжёра
Учёные университета Кейо что в Токие использовала амёбу (разумеется, специально подготовленную, её не просто попросили решить задачку) для расчёта маршрутов. Это так называемая задача коммивояжёра, весьма известная в компьютерных кругах и нетривиальная проблема. Суть задачи состоит в том, чтобы вычислить оптимальные маршруты по нескольким точкам. В примере с коммивояжёром это примерно так: вам необходимо заехать в несколько городов, чтобы распространить (продать) там свою продукцию\товары. Конечно, для большей прибыли необходимо оптимизировать маршруты, чем больше городов за меньшее количество времени вы объедете, тем больше товаров продадите. Нужно найти самые короткие маршруты для объезда всех городов.
Так вот, никакой чёткой формулы нет (универсального решения\алгоритма). И единственный на сегодняшний день способ, это последовательно или параллельно вычислять каждый возможный маршрут, его длину, и чтобы он не перекрывал (не делал длиннее) маршрут к следующей точке (городу). Добавление новых точек экспоненциально усложняет вычисления. Если для четырёх городов необходимо выстроить лишь три маршрута, то для шести городов их становится 360. С десятка и более городов возможных маршрутов становится миллион и более.
Необычное решение
Японские специалисты нашли очень необычное решение этой задачи, и виновник этого ноу-хау простейшая амёба или Physarum polycephalum (попросту слизь). Этот организм максимально простой, и умеет он всего пару вещей – передвигаться к пище, а также прятаться от лучей света. И эти оба процесса эволюция, насчитывающая миллионы лет, отшлифовала до безумной эффективности.
Амёба была помещена в специальную камеру с каналами, где поместили пищу. Одноклеточное вытягивало к еде свои жгутики (к определённому каналу), в этот момент срабатывало отключение света. Суть работы в том, чтобы каждый канал ассоциировать с городом. Выбирая один канал, амёба автоматически влияла на выключение света в каком-то другом канале. В удалённых каналах свет выключался чаще. Навскидку метод сумбурный и непонятный, но у амёбы есть явное преимущество. Ей не надо рассчитывать отдельно конкретный путь, она просто реагирует автоматом на условия, то есть вынужденно выбирает наиболее выгодный маршрут. Что самое примечательное – какое бы количество «городов» не прибавлялось, скорость достижения результата совершенно не меняется.
В этом и парадокс, простейший организм справляется с алгоритмом быстрее самых мощных современных компьютеров. Правда, пока сами учёные до конца не понимают, отчего так происходит, нет понимания механизма, позволяющего амёбе выбирать выгоднейший маршрут. Если подобных существ можно будет использовать для науки на потоке, то многие сложные задачи будут решаться в сотни и тысячи раз быстрее. Кроме того, вдруг удастся понять механизм, и это будет означать полный пересмотр современных алгоритмов компьютерных вычислений.
Загрузка...