物理科技生物学-PHYICA

破译蚂蚁和互联网使用的行为算法

技术工程 2022-04-05 21:54:59

ant Credit: Unsplash/ CC0公共领域工程师有时会向大自然寻求灵感。冷泉港实验室副教授Saket Na vlakha和研究科学家Jonathan Suen发现,调整算法——互联网优化数据流量的相同反馈控制过程——被几个自然系统用来感知和稳定行为,包括蚁群、细胞和神经元。互联网工程师用类似蚂蚁的小包在世界各地传送数据。正如纳夫拉卡所解释的,“这项工作的目标是将机器学习和互联网设计的想法结合起来,并将它们与蚁群觅食的方式联系起来。”

蚂蚁觅食时使用的算法与互联网工程师使用的算法相同。起初,蚁群可能会派出一只蚂蚁。当蚂蚁回来时,它提供关于它得到了多少食物和花了多长时间得到食物的信息。然后蚁群会派出两只蚂蚁。如果它们带着食物回来,蚁群会送出三个,然后四个,五个,等等。但是如果十只蚂蚁被派出去,而大多数没有回来,那么蚁群不会把派出去的数量减少到九只。取而代之的是,它将数量大幅削减,是之前发送数量的数倍(比如说一半):只有五只蚂蚁。换句话说,当信号为正时,蚂蚁的数量会慢慢增加,但当信号为负时,数量会急剧减少。Navlakha和Suen注意到,即使个别蚂蚁迷路,该系统也能工作,并且并行一种在互联网上使用的特殊类型的“加法-增加/乘法-减少算法”。

孙认为,蚂蚁可能会启发新的方法来保护计算机系统免受黑客或网络攻击。工程师们可以模仿大自然是如何抵御一系列对健康和生存能力的威胁的。孙先生解释说:“大自然在许多方面都表现出难以置信的强健,能够应对不断变化的环境。[然而]在网络安全领域,我们发现我们的许多系统都可以被篡改,可以被轻易攻破,而且根本就不可靠。我们想看看大自然,它在各种自然灾害、进化变化和人类变化中幸存下来,并从大自然如何动态地改变其系统以生存中学到很多东西。”

虽然Suen计划将自然算法应用于工程项目,但Navlakha希望看到工程解决方案是否可以提供理解基因调控和免疫反馈控制的替代方法。N avlakha希望“一个领域的成功策略可以导致另一个领域的改进。”

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