Казалось бы, одноклеточные амебы, у которых отсутствует даже какое-либо подобие нервной системы, не лучшие кандидаты на роль «биологического компьютера». Но японские ученые показали, что эти примитивные существа способны справиться с довольно сложными заданиями. Например, с задачей коммивояжера.
Суть этой задачи в том, что необходимо найти кратчайший замкнутый путь между определенным количеством городов, которые находятся на разных расстояниях друг от друга. Сложность вычислений при линейном увеличении количества городов возрастает экспоненциально. Так, для четырех городов существует всего три возможных решения, а для 6 городов таких вариантов уже 360.
Phusarum Polycephalum, в буквальном переводе — «многоголовая слизь», часто используется для биологических вычислений благодаря двум своим особенностям. Она способна оптимальным образом растягивать свое тело, чтобы добраться до источников пищи. А еще Phusarum Polycephalum терпеть не может свет.
Эти свойства позволяют амебе эффективно решать задачу коммивояжера для 8 городов. Для этого амебу сажали на специальную пластинку с лунками, на дне которых находилась питательная среда. Эти лунки играли роль городов, и имели буквенное обозначение от A до Н и цифровое от 1 до 8.
Посаженная на пластину бактерия покрывала так много лунок, как могла. Отдельные лунки подсвечивались, что заставляло амебу избегать их. При моделировании задачи использовалась нейронная сеть, которая фиксировала текущее положение амебы и учитывала расстояние между городами. Ячейки-«города» с бо́льшим расстоянием между ними подсвечивались более интенсивно.
Если амеба, например, покрывала ячейки D1, B3, C2 и A4, это означало, что оптимальный маршрут по четырем городам D-C-B-A-D. По словам ученых, если им удастся создать пластины с сотнями или тысячами лунок, вычислительная мощность амебы-компьютера возрастет многократно.
Это тоже интересно: