Новости

Амёбы решают задачи по оптимизации быстрее компьютера

Исследователи обнаружили, что у амёб есть уникальные вычислительные способности, которые могут однажды конкурировать с возможностями обычных компьютеров.

Группа учёных, возглавляемая Университетом Кэйо (Япония), использовала амёбу для решения популярной головоломки, известной как Задача коммивояжёра (Travelling salesman problem, TSP). Это задача комбинаторной оптимизации, цель которой состоит в том, чтобы найти кратчайший маршрут между несколькими городами, посетить каждый город ровно один раз, а затем вернуться в исходную точку. Исследователи адаптировали задачу так, чтобы амёба могла использовать специально разработанный чип с 64 каналами для ложноножек. В эксперименте каждый канал представляет город в маршруте коммивояжёра. Исследователи поместили амёбу в центр чипа, а сам чип — поверх агаризованной питательной пластины. Амёба находится внутри чипа, но может просачиваться по 64 каналам. Чтобы поглощать питательные вещества, амёба пытается расширяться внутри чипа, чтобы войти в контакт с большим количеством агар-агара.  Исследователи использовали свет, который не нравится амёбам, чтобы заблокировать определённые маршруты.

Время, которое необходимо традиционному компьютеру для решения задачи, по мере увеличения числа городов, увеличивается в геометрической прогрессии из-за большого количества возможных решений.  Учёные обнаружили, что амёба может найти оптимальные решения за время, которое растет только линейно. Амёба исследует пространство, непрерывно перераспределяя гель в своем аморфном теле с постоянной скоростью, а также обрабатывая оптическую обратную связь параллельно, а не последовательно. Сейчас специалисты пробуют разработать электронную версию амёбы, которая повторит её уникальный подход к решению задачи коммивояжёра. Результаты эксперимента могут привести к разработке новых аналоговых компьютеров, позволяющих эффективно решать сложные задачи оптимизации.

Фото и видео: Masashi Aono/Keio University

Читайте также
Иван Семенов: «Любой вопрос науки нужно уметь объяснить так, чтобы понял шестиклассник»
Иван Семенов: «Любой вопрос науки нужно уметь объяснить так, чтобы понял шестиклассник»
Читайте интервью с научным редактором канала «Наука» Иваном Семеновым
«Пацан», «шаромыжник» и другие: какие бывают авторы научных журналов
«Пацан», «шаромыжник» и другие: какие бывают авторы научных журналов
«Чудак. Убежден, что у Чингисхана есть имя с отчеством: Георгий Данилович».
Алексей Егоров: «Наш мозг не любит случайностей и ищет связи там, где их нет»
Алексей Егоров: «Наш мозг не любит случайностей и ищет связи там, где их нет»
Каждый фильм на «Науке» — это челлендж для нас, рассказал ведущий канала Алексей Егоров.