https://frosthead.com

Ako je međudržavni sustav dizajnirao klizavi kalup

Andrew Adamatzky profesor je nekonvencionalnog računarstva na Sveučilištu Zapadne Engleske, a tijekom svoje karijere doista je prihvatio nekonvencionalan pristup računarstvu. Umjesto poslužitelja i mikročipova koristi jednostanični kalup za sluz. Naizgled neinteligentni organizam ( Physarum polycephalum ) umočen je da prenese određene boje između hrane obojene bojom hrane, premješta mali čamac kroz gel gel i čak rješava labirinte.

Njegov je posljednji projekt, možda, najkonvencionalniji od svih. Tijekom posljednjih nekoliko godina, on i Andrew Ilachinski iz Centra za mornaričke analize koristili su kalup za sluz kako bi napravili nešto zapanjujuće komplicirano: dizajniranje planova za državne sustave autocesta. I svaki put, u roku od nekoliko dana, kalup je stvorio rute koje su nevjerojatno slične stvarnim sustavima koje su dizajnirali ljudski inženjeri.

Ispada da je sluzav kalup posebno razvijen da bi vrlo dobro uspio: učinkovito transportirati hranjive tvari s jednog mjesta na drugo. Kako je par istraživača objasnio u New York Timesu, koji je proteklog vikenda objavio, organizam koji hrani šume za mikroskopske čestice hranjivih tvari šaljući protoplazmatske epruvete sluzi i održavajući veze između tih izvora hrane što je moguće efikasnije.

Tako su Adamatzky, Ilachinski i tim kolega odlučili iskoristiti ovu sposobnost kako bi odredili koje rute bi bilo najlogičnije graditi ako bi neki projektirali, recimo, američki međudržavni sustav autocesta od nule. Kao što je detaljno u članku koji će se uskoro pojaviti u časopisu Complex Systems, tim je replicirao Sjedinjene Države za kalup preklapanjem posude s agar gelom oblikovanom poput zemlje na vrh karte i stavljanjem izvora hrane (valjanih zobi) u svaki od 20 najnaseljenijih metropola. Ponavljali su eksperiment za 13 drugih geografskih područja, uključujući Brazil, Afriku i Njemačku, i ponavljali ga nekoliko puta za svaku kartu.

Nakon što su stavili zob, pustili su da se plijesan plijesni prirodno širi iz najvećeg grada ili glavnog grada, i promatrali su koje su rute za koje je utvrdila da su najučinkovitije za transport hranjivih tvari u cijeloj zemlji. Kao što je prikazano u gornjem videu (na kojem je prikazano jedno od pokusnih pokusa za Kanadu) i na slici s desne strane (koja prikazuje rezultate pokusa za Sjedinjene Države), kalup za sluz u više navrata stvorio je rute koje su bile upadljivo slične onima koje su izložene desetljećima - a ponekad i stoljećima - ljudskog inženjerstva.

"Physarum je poznat po izgradnji optimalnih prometnih mreža koje smanjuju udaljenost citoplazmatskog prijenosa, ali i raspoređuju što više izvora hranjivih tvari", rekao je Adamatzky prošle godine za Wired . "U idealnom slučaju, ceste izgrađene od ljudi trebale bi ispunjavati iste kriterije."

Zapravo, čini se da američki međudržavni sustav autocesta ispunjava iste kriterije kao i kalup kreiran rute koje odgovaraju većini međudržavnih država. U skoro svakom pokusu kalup je narastao veze koje su povezane s Route 95 iz New Yorka do Bostona i Route 45 iz Dallasa u Houston; U većini pokusa, plijesan se usko replicirao autocestama koje se protežu u glavnim gradovima jugozapada (Denver, Albuquerque, Phoenix i Los Angeles) i istočne obale (Put 95 sve od Bostona do Jacksonvillea).

Dizajni plijesni još su više povezani sa sustavima autocesta Belgije, Kanade i Kine, sugerirajući da su oni učinkovitiji u smislu smanjenja udaljenosti između centara stanovništva i obuhvatanja što većeg broja gusto naseljenih područja.

Zašto se tvorevine plijesni i čovječanstva toliko podudaraju? Autori nagađaju da, budući da su mnoge rane ceste određene na temelju pretpovijesnih ljudskih pješačkih staza i staza životinja, a mnoge moderne autoceste zauzvrat se temelje na tim ranim cestama, naš postupak dizajniranja doista nije toliko različit od kalupa za sluz: korištenje pokušaja i pogreške pronaći najpovoljnije staze za putovanje kroz vrijeme.

Eksperimenti su fascinantni - i možda pomalo jezivi - na način na koji pokazuju da naizgled neinteligentni životni oblici mogu obavljati izuzetno komplicirane zadatke. Ali oni također nagovještavaju potencijalne primjene u stvarnom svijetu. Adamatzky nastoji osmisliti sredstva za rješavanje problema koja su jeftinija i jednostavnija od računanja na bazi silicija, a kalup je već korišten za rješavanje brojnih skrivenih prostornih matematičkih problema. Kalup zahtijeva relativno malo stručnosti ili laboratorijskih resursa za korištenje, a to je održivija opcija računarstva od tradicionalnog elektroničkog kruga.

Jedna praktična aplikacija koja odmah pada na pamet je upotreba kalupa za analizu putova koji bi bili najučinkovitiji za izgradnju za zemlje koje još nemaju razvijene državne sustave autocesta. Oni bi se također mogli upotrijebiti za učinkovito modeliranje idealnih staza u mnogo manjem opsegu, poput fakultetskog kampusa ili javnog parka.

Bez obzira za što bismo ga možda koristili, jedno je već jasno: kalup za sluz bez mozga mnogo je pametniji nego što mislimo.

Ako je međudržavni sustav dizajnirao klizavi kalup