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州間高速道路システムが粘菌によって設計された場合

アンドリュー・アダマツキーは、イギリス西部大学の非在来型コンピューティングの教授であり、彼のキャリアを通じて、実際に非在来型のコンピューティングへのアプローチを行ってきました。 サーバーとマイクロチップの代わりに、彼は単一細胞の粘菌を使用しています。 脳のない一見知能のない生物( Physarum polycephalum )は、食物着色剤で染められた食物の間で特定の色を移し、ゲル媒体を通して小さなボートを動かし、迷路さえ解決するために利用されています。

彼の最新のプロジェクトは、しかし、おそらく最も型破りなものです。 過去数年間、彼と海軍分析センターのアンドリュー・イラチンスキーは、スライム型を使用して驚くほど複雑なことを行いました。それは、国道システムの設計計画です。 そして、数日以内に、金型は毎回、人間のエンジニアによって設計された実際のシステムに非常に類似したルートを作成しました。

スライム型は、1つのことを非常にうまく行うために特別に進化したものであることがわかりました。栄養をある場所から別の場所に効率的に輸送します。 ニューヨーク・タイムズでこの2人の研究者がこの週末に説明したように、森林に生息する生物は、スライムの原形質チューブを送り出し、これらの食物源間のリンクを可能な限り効率的に維持することにより、微視的な栄養素粒子を探します。

したがって、アダマツキー、イラチンスキー、および同僚のチームは、この機能を使用して、たとえば米国の州間高速道路システムをゼロから設計している場合に構築する最も論理的なルートを正確に決定することにしました。 すぐにジャーナルComplex Systemsに掲載される記事で詳述されているように、チームは地図の上に国のような形の寒天ゲル皿を重ね、それぞれに食物源(オート麦)を置くことにより、カビのために米国を複製しました20の最も人口の多い大都市圏の。 彼らは、ブラジル、アフリカ、ドイツを含む他の13の地理的領域で実験を繰り返し、各マップで数回複製しました。

エンバクを置いた後、彼らはスライムカビを最大の都市または首都から自然に広げさせ、それが決定したルートが全国で栄養素を輸送するために最も効率的であるかを観察しました。 上記のビデオ(カナダの実験トライアルの1つを示す)および右の画像(米国のトライアルの結果を示す)に示されているように、粘菌は繰り返し配置されたルートと驚くほど類似したルートを繰り返し作成しました人間工学の数十年、時には何世紀にもわたって。

「Physarumは最適な輸送ネットワークを構築することで有名であり、細胞質への移動距離を最小限に抑えますが、できるだけ多くの栄養源にまたがります」とアダマツキーは昨年Wiredに語った。 「理想的には、人間が作った道路も同じ基準を満たす必要があります。」

実際、米国の州間高速道路システムは、ほとんどの州間高速道路に一致するルートを作成したため、同じ基準を満たしているようです。 ほぼすべての試行で、金型は、ニューヨークからボストンまでのルート95およびダラスからヒューストンまでのルート45と相関するリンクを成長させました。 ほとんどの試験で、金型は南西の主要都市(デンバー、アルバカーキ、フェニックス、ロサンゼルス)と東海岸(ボストンからジャクソンビルまでのルート95)にまたがる高速道路を密接に複製しました。

金型の設計は、ベルギー、カナダ、中国の高速道路システムとさらに密接に関連しており、人口中心間の移動距離を最小限に抑え、できるだけ多くの人口密集地域にまたがるという点でより効率的であることを示唆しています。

金型と人類のルート作成がなぜこれほど密接に一致するのですか? 著者は、多くの初期の道路は先史時代の人間の歩道と動物のトレイルに基づいて決定され、多くの近代的な高速道路はこれらの初期の道路に基づいているため、私たちの設計プロセスはスライム型と実際にはそれほど違いがないと推測しています時間をかけて旅行するのに最も便利なパスを見つけるために。

この実験は、一見無知な生命体が非常に複雑なタスクを実行できることを実証するという点で、魅力的で、おそらく少し気味が悪いです。 しかし、彼らはまた、現実の世界での潜在的なアプリケーションを示唆しています。 Adamatzkyは、シリコンベースのコンピューティングよりも安価でシンプルな問題解決手段を考案しようとしています。この型は、多くの難解な空間数学問題を解決するためにすでに使用されています。 この金型は、使用する専門知識や研究室のリソースが比較的少なくて済み、従来の電子回路よりも持続可能なコンピューティングオプションです。

すぐに思い浮かぶ実用的な用途の1つは、金型を使用して、まだ国道システムを開発していない国にとってどのルートが最も効率的に構築できるかを分析することです。 また、大学のキャンパスや公園など、はるかに小規模な理想的な経路を効率的にモデル化するために使用できます。

最終的に何を使用するかに関係なく、1つのことがすでに明確になっています。脳のない粘菌は、私たちが考えているよりもずっと賢いです。

州間高速道路システムが粘菌によって設計された場合