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Sulle spalle delle formiche
Attingendo pesantemente alla chimica della biologia, i ricercatori della Humboldt University in Germania hanno escogitato un modo per gli agenti elettronici di assemblare in modo efficiente una rete senza fare affidamento su un piano centrale.
I ricercatori hanno modellato la loro idea sui metodi degli insetti e di altre forme di vita le cui comunicazioni mancano di una pianificazione centrale, ma che riescono a formare reti quando gli individui secernono e rispondono alle scie chimiche.
I ricercatori hanno scoperto che ciò che funziona per formiche e batteri funziona anche per pezzi autonomi di codice informatico. L'idea è ispirata a modelli chemiotattici di tracciamento della formazione di tracce ampiamente presenti in insetti, batteri e muffe melmose, ha affermato Frank Schweitzer, professore associato presso la Humboldt University e ricercatore associato presso il Fraunhofer Institute for Autonomous Intelligence Systems in Germania.
Secondo Schweitzer, il lavoro potrebbe essere utilizzato per circuiti autoassemblanti, gruppi di robot coordinati e trattamenti adattivi per il cancro.
Le comunità di insetti, batteri e muffe melmose coordinano i processi di crescita basati sulle interazioni tra le scie chimiche lasciate dagli individui. I ricercatori hanno creato una rete simile utilizzando una simulazione al computer di agenti elettronici che si muovono casualmente attraverso una griglia contenente nodi di rete non connessi.
Piuttosto che determinare la struttura di una rete in un approccio top-down di pianificazione gerarchica, gli agenti hanno trovato nodi e creato connessioni in un processo di auto-organizzazione dal basso verso l'alto.
Quando un agente si è verificato su un nodo, ha iniziato a produrre una delle due scie chimiche simulate a una velocità che è diminuita nel tempo. Anche la forza della scia chimica svanì col passare del tempo. La chiave della rete autoassemblante è che gli agenti sono attratti dalle scie chimiche stabilite da altri agenti.
Il modello dei ricercatori contiene due tipi di nodi di rete: blu e rosso. Ogni agente inizia come un agente verde, che non lascia tracce chimiche e viaggia in modo casuale. Quando un agente si trova su un nodo blu, diventa blu e quando un agente si trova su un nodo rosso, diventa rosso. Gli agenti rosso e blu rilasciano scie chimiche che attraggono agenti di colore opposto.
Nel tempo il modello cambia da molti agenti verdi che viaggiano casualmente ad agenti colorati che si spostano tra i nodi come il traffico in una rete. Vedete una rete che collega quasi tutti i nodi vicini, ha detto Schweitzer.
Il metodo chimico risolve simultaneamente i due problemi di base dei nodi di rilevamento dell'autoassemblaggio della rete e della creazione di collegamenti tra i nodi, ha affermato Schweitzer.
Questo tipo di rete risolve rapidamente guasti e disturbi, ha affermato Schweitzer. Se la posizione dei nodi viene modificata, la rete si adegua di conseguenza. Se un collegamento viene interrotto, verrà ripristinato molto velocemente.
I risultati dovrebbero aiutare gli sforzi per utilizzare i feromoni virtuali per coordinare agenti informatici e robot del mondo reale, ha affermato Schweitzer. I feromoni sono le sostanze chimiche utilizzate dalle formiche nelle loro reti. Gli stessi principi possono essere utilizzati per sviluppare circuiti elettronici autoassemblanti da blocchi come i nanofili, ha affermato.
Le reti autoassemblanti sono importanti, ha affermato Tamas Vicsek, professore di fisica all'Università di Eotvos in Ungheria. In effetti, le reti come Internet vengono assemblate continuamente in base alle loro prestazioni effettive, ha affermato.
Viksek ha affermato che il modello dei ricercatori di Humboldt potrebbe provocare utili spunti per coloro che gestiscono reti. Mentre altri progetti di rete cambiano anche le loro strutture in funzione del tempo e di altri parametri, il team di Humboldt ha definito il proprio modello introducendo agenti: un bel tocco, secondo Viksek. Ma, ha aggiunto, il modello è attualmente troppo complicato per essere ampiamente applicato.
Questa è una direzione che vale la pena sviluppare ulteriormente, ha affermato.
I colleghi di ricerca di Schweitzer erano Sankt Augustin e Benno Tilch della Humboldt University. Hanno pubblicato la ricerca nel numero del 21 agosto 2002 di Revisione fisica E. La ricerca è stata finanziata dalla Humboldt University.