Skruzdėlnetas

Ką bendro turi internetas ir skruzdėlės? Atrodo, gerokai daugiau, nei galvojome. Štai pavyzdžiui - įsivaizdavome, kad sukūrėme kažką naujo ir unikalaus, o iš tiesų, pasirodo, išradinėjome dviratį.

Deborah Gordon yra biologijos profesorė, dirbanti Standofro universitete (JAV) ir studijuojanti skruzdėles jau 20 metų. Kai ji išsiaiškino, kaip skruzdės rinkėjos (lot. Pogonomyrmex barbatus) apsprendžia, kada galima išsiųsti daugiau pasiuntinių tikintis, kad į skruzdėlyną bus parnešta daugiau maisto, jos kelias susikirto su kitu Stanfordo profesoriumi – Balaji Prabhakaru, dirbančiu kompiuterinių mokslų srityje. B. Prabhakaras, turintis daug žinių apie tai, kaip duomenys perduodami kompiuterių tinklais, iš pradžių tarp skaitmeninių magistralių ir skruzdžių didelių panašumų nematė, bet netrukus akys atsivėrė...

„Kitą dieną aš suvokiau – ei, palaukite, čia juk beveik taip pat, kaip interneto protokolai apsprendžia, koks yra tinklo pralaidumas siunčiant failą!“ - prisimena prof. B. Prabhakaras - “Algoritmas, kurį naudoja skruzdėlės, bandančios išsiaiškinti, kiek maisto yra aplink, yra iš esmės tas pats, kurį naudoja perdavimų kontrolės protokolas“ (angl. TCP, Trasmission Control Protocol)

TCP – tai algoritmas, reguliuojantis duomenų perdavimą internetu ir jis yra viena iš priežasčių, kodėl ankstyvasis Tinklas iš kelių dešimčių ryšio mazgų išaugo iki milijardų, kiek yra naudojama dabar. TCP veikimo principas yra toks: duomenys siunčiami iš taško A į tašką B, suskaidant failą į daug smulkių dalių-paketų (angl. packets). Taškas B, gavęs kiekvieną paketą, siunčia pranešimą taškui A, kad paketas gautas. Laikas, per kurį gaunamas pranešimas apie paketo gavimą ir apsprendžia siuntimo greitį: jei atsako laikas trumpas, failas siučniamas greičiau, jei ilgas – lėčiau.

Paaiškėjo, kad skruzdėlės rinkėjos ieško maisto praktiškai tuo pačiu būdu: skruzdėlių, išsiunčiamų ieškoti maisto, kiekis priklauso nuo to, kiek maisto randama. Skruzdėlė į skruzdėlyną negrįžta tol, kol neranda maisto, o jei maisto netoliese yra daug – grįžta daug greičiau, ir tokiu atveju vis daugiau skruzdžių iškeliauja kaupti atsargų. Jei skruzdėlės pradeda grįžti be laimikio, ieškotojų skaičius mažėja ir galbūt maisto paieškų išvis atsisakoma.

B. Prabhakaras sukūrė algoritmą, prognozuojantį skruzdžių elgesį ieškant maisto priklausomai nuo to, kiek maisto randama, D. Gordon atliko eksperimentą didindama ir mažindama maisto kiekį, ir galutiniai rezultatai akivaizdžiai parodė, kad abu algoritmai beveik visiškai sutampa. „Skruzdėlės atrado tą patį algoritmą, kurį gerai žinome ir mes, tik štai jos naudoja jį jau milijonus metų“ - pakomentavo profesorius Balaji Prabhakaras.

Mokslininkai aptiko, kad skruzdėlės naudoja ir kitas dvi TCP fazes: pradinę, apsprendžiančią, kiek duomenų (skruzdžių) skirti ryšio testavimui (maisto paieškai) duomenų perdavimo seanso (dienos) pradžioje ir finalinę, apsprendžiančią, kada jau nutraukti ryšį (maisto paiešką). Skruzdėliškasis antrosios fazės pavyzdys – po 20 minučių, per kurias negrįžo nė viena maisto ieškoti išėjusi skruzdėlė, daugiau nė viena skruzdėlyno gyventoja neišėjo lauk.

B. Prabhakaro teigimu, jei jis išradimas būtų padarytas anksčiau – iki aštuntojo dešimtmečio, kai buvo sukurtas TCP – skruzdėlės rinkėjos būtų padariusios tikrai svarbią įtaką interneto evoliucijai. Tuo tarpu D. Gordon teigia, kad čia – tik informacijos trupinėliai, kuriuos galima išgauti stebint vabzdžių kolonijos elgesį, ir kurią galima būtų pritaikyti tinklų sistemose: „Matematiškai kalbant, kiekviena skruzdėlytė turi labai limituotas galimybes, bet visos kartu gali nuveikti tikrai kompleksiškas užduotis. Taigi, skruzdėlių elgesio algoritmai turi būti paprasti, išskaidyti į smulkesnes dalis ir kintamo mastelio (angl. scalable) – o juk tai yra tokie patys reikalavimai, kokie keliami ir didelių tinklų inžinerijos algoritmams.“