Амеба знайшла розв'язання складної математичної задачі швидше комп'ютера
Source:
Амеба — це найпростіше істота, яку ми проходимо в школі на одному з перших уроків біології. Навряд чи хтось вважає амебу високоінтелектуальної особиною, адже у неї навіть немає нервової системи в звичному нам розумінні. Проте група вчених з Токійського університету Кейо використовувала цей одноклітинний організм для вирішення математичної задачі. І на подив амеба впоралася з нею швидше і ефективніше, ніж потужний комп'ютер.
Задачка, яку треба було вирішити, носить назву «завдання комивояжера». Вона полягає в наступному: уявіть, що ви комівояжер, який переїжджає з міста в місто, продаючи свої товари. Вам потрібно бути максимально ефективним, щоб заробити якомога більше грошей, тому ви хочете знайти найкоротший шлях, який дозволить вам потрапити в кожне місто на маршруті прямування. При цьому не існує математичної формули, щоб знайти найбільш ефективний маршрут. Єдиний спосіб вирішити проблему — обчислити довжину кожного маршруту і подивитися, який з них найбільш короткий.
Але і це ще не все: розрахунок відстані стає тим складніше, чим більше міст додається до маршруту. Для 4 міст є тільки 3 маршруту. А ось для 6 їх вже 360. Це робить «завдання комівояжера» однією з проблем, яку вчені називають «NP hard». Тобто проблема, складність яких зростає по експоненті навіть з-за незначного збільшення показників. До такого типу завдань належать, наприклад, майнінг криптовалют, тому знаходити їх рішення досить важливо на сьогоднішній день.
У своїй роботі японські вчені використовували амебу Physarum polycephalum, а конкретніше — її слиз, яку вона поширює в якості «розвідника». Істота помістили в спеціальну камеру, в якій було безліч каналів. В кінці кожного з каналів дослідники розмістили трохи води. Коли амеба отримувала воду — в одному з сусідніх каналів гас світло. Канал в даному випадку був аналогом шляху до міста із завдання.
Коли амеба дотягується до води, це впливає на ймовірність того, що світло згасне в каналах, які є наступними містами на маршруті. Чим далі розташоване місто, тим частіше в його каналі буде гаснути світло. Це може здатися неймовірним, але додавання нових «міст» не збільшувало час, який потрібно витратити на вирішення завдання і шлях по каналах завжди залишався найкоротшим. На відміну від комп'ютера, амебі не потрібно було розраховувати кожне конкретне відстань, щоб обчислити оптимальне. Замість цього вона реагує на зміну умов і визначає найкращу можливу траєкторію руху.
«Механізм, який впливає на швидкість прийняття рішення амебою і те, як вона обчислює найкоротший шлях до сих пір залишається загадкою. З'ясувавши це, ми зможемо знайти шляхи швидкого вирішення складних обчислювальних завдань і навіть поліпшити системи безпеки.» — говорить провідний автор дослідження Масаші Аоно.
Ще більше цікавих та ексклюзивних матеріалів ви можете прочитати в нашій стрічці
Більше:
Чи можна захиститися від ВІЛ на генному рівні
лютує Чума XX століття і в XXI столітті. СНІД вже давно визнається багатьма справжньою проблемою людства, яку треба якось вирішувати. Люди будують теорії, звідки він узявся і чому треба чи не треба переживати за його приводу, але одне ясно точно. З н...
Що не так з тестами на коронавірус?
Сьогодні багато демонізують Гейтса, звинувачуючи його в навмисному чипировании населення (от тільки як?) і заодно всіх смертних гріхах. Розповідаємо, чому американський мільярдер насправді молодець і зовсім не рептилоид Яким би тривожним це не здавал...
15 кращих цитат Альберта Ейнштейна про науку і життя
Альберт Ейнштейн був синонімом слова «Геній». Саме так, з великої літери. Не дарма кажуть, що талановита людина талановита у всьому. Геніальність теж можна назвати талантом, так як це унікальна особливість людини бути розумним, розважливим ...
Новини
Чого чекати від науки в 2019 році?
Прогнозувати майбутнє — непросто. Цьому присвячені цілі дисципліни. Навчені прогнозисти спираються на дані, вишукують тенденції, спостерігають за поведінкою людей, намагаючись вгадати, що буде далі. Особливо це стосується науки: з...
Вчені домоглися надпровідності при рекордно високій температурі
Ще зі шкільних уроків фізики нам відомо, що електричний струм, що проходить по провіднику, стикається з опором. З-за цього багато енергії витрачається даремно, але в 1911 році вчені помітили дивну особливість деяких матеріалів, що...
Найдрібніші частинки. Наскільки вони фундаментальні?
З чого складається на базовому, фундаментальному рівні? Існує найдрібніший з можливих цеглинку або набір цеглинок, з яких можна побудувати буквально все в нашій Всесвіту і які не можна розділити на щось ще менше? На це питання у н...
Глобальні викиди вуглекислого газу поб'ють рекорди в 2018 році
Очікується, що глобальні викиди вуглекислого газу досягнуть рекордного рівня в 2018 році, незважаючи на заклики вчених-кліматологів і міжнародних організацій, таких як Організація Об'єднаних Націй, до скорочення. Передбачається, щ...
Вчені знайшли спосіб, як приборкати енергію термоядерного синтезу
Одним з найбільш перспективних напрямів в ядерній енергетиці є тип ректора, який називається токамаків. У ньому використовуються дуже потужні магнітні поля, за допомогою яких усередині спеціальної тороїдальної камери (у формі поро...
Що відбувається з мозком в умовах невагомості?
Ні для кого не секрет, що NASA звалила на себе непосильне завдання: відправити людей на Марс до 2030-х років. Чому непосильну? Тому що досить зрозуміти, що звичайна поїздку туди займе від трьох до шести місяців, а екіпажу доведеть...
Астрономи знайшли чергову «мерехтливу зірку
В галактиці знайшлася ще одна дивним чином мерехтлива зірка. Використовуючи телескопі в Чилі, астрономи виявили зірки, чиє дивне мерехтіння — чергування яскравого і тьмяного світла — нагадує про зірку Таббі, яку довгий час пов'язу...
Ядерні «вузлики» допоможуть розкрити загадку атомів
Вузлові структури, звані скирмионами, можуть допомогти вченим розплутати внутрішню роботу атомних ядер. Скирмион — це крихітне обурення в речовині, закручений патерн, схожий на вузлик, який важко розплутати. У 1960-х роках фізик-я...
Мерзла суперземля на орбіті зірки Барнарда: що ховає наш «сусід»?
щоночі, перебираючи зірки, астрономи наближаються до того, щоб дізнатися, наскільки заповнена наша Всесвіт — або, принаймні, наша галактика. Через чверть століття після того, як на орбітах інших зірок були виявлені перші екзоплане...
Вчені створили двовимірну електронну ґрати кагоме
Вчені з Університету Воллонгонг спільно з колегами з Китайського університету Бейанг, Університету Нанкаи та Інституту фізики Академії наук Китаю успішно створили двомірну електронну ґрати кагоме в атомних масштабах з потенційними...
Колишній адміністратор NASA: «Місячний шлюз — дурна архітектура»
За останні тижні офіційні представники NASA намагалися активно просувати запропонований ними «Шлюз», який буде служити в ролі космічної станції на віддаленій орбіті біля Місяця. Агентство запропонувало цей проміжний крок замість п...
Китайський токамак розігрів плазму до 100 мільйонів градусів Цельсія
З допомогою експериментального просунутого надпровідного токамака (EAST), який називають китайським «штучним сонцем», фізики змогли розігріти плазму до 100 мільйонів градусів Цельсія (що в 6 разів вище температури ядра нашої зірки...
Найбільша загадка Всесвіту: з чого складається простір-час?
«З чого зроблено простір-час?», задається питанням фізик Арон Уолл зі Стенфордського інституту теоретичної фізики. Протягом останніх немає фізики по-різному намагаються осмислити загадку простору-часу, розглядаючи його не просто я...
Комп'ютерний алгоритм відтворив звук світанку на Марсі
Вчені добре знають Марс — особливо, його зовнішній вигляд. Але ось звук набагато важче виявити на цій Червоній планеті і вже тим більше послухати. У нас просто немає потужних мікрофонів, здатних почути шум вітру на марсіанських рі...
Дев'ята планета. Існує вона насправді? Схоже, що немає
Наша Сонячна система може бути найближчою частиною Всесвіту до нас, якщо дивитися з Землі, але навіть на її задвірках нас чекає багато сюрпризів. Минуло кілька тисяч років, перш ніж ми зрозуміли, як планети обертаються навколо Сон...
Може подорож назад у часі знищити Всесвіт?
Всі ми мріяли повернутися назад у часі. У всіх було щось, що можна було зробити правильно, помилка, яку можна було б запобігти, життя, яку можна було б врятувати, або кошмар, який хотілося б развидеть. Здавалося б, повернися ти на...
«Зірка Великого Вибуху»: загадковий об'єкт, який може бути в нашій галактиці
«Якщо ми правильно розуміємо, можуть існувати зірки з низькою масою, мають склад ексклюзивно з Великого Вибуху», говорить астрофізик Кевін Шлауфман з Університету Джона Хопкінса. «Хоча ми не знайшли такого об'єкта в нашій галактиц...
Чому не можна побудувати космічний телескоп прямо на Місяці?
Якщо ви хочете отримати найбільш незаймані, самі чисті знімки нашого Всесвіту, краще всього буде покинути Землю. Тут, на нашій планеті, можна знайти цілу купу всіляких ефектів, які заважають нашим можливостям візуалізації. Світлов...
Антигравітація — можлива? Наука обіцяє з'ясувати це дуже скоро
Одним із найдивовижніших фактів у науці є те, наскільки універсальні закони природи. Кожна частинка підпорядковується одним і тим же правилам, відчуває одні й ті ж сили, що існує в одних і тих же фундаментальних константах, незале...
«Бактерії Шредінгера»: диво квантової біології?
Квантовий світ вельми дивний. У теорії, так і на практиці, до певної міри, принципи квантового світу вимагають, щоб частка могла надаватися в двох місцях одночасно — це парадоксальне явище відоме як суперпозиція — і щоб дві частин...
Примітка (0)
Ця стаття не має коментарів, будьте першим!