Natália
-3 °C
7 °C

Intelligens hangyabolyok

2003.03.10. 11:11
Az utóbbi évek mesterséges élet-, mesterségesintelligencia-kutatásaiban az egyik legizgalmasabb vizsgálódási terület a raj-intelligencia (swarm intelligence). A természetből, például a hangyáktól ellesett magatartásmintákat egyre sikeresebben alkalmazzák az emberi társadalomban is.
Hangyakolóniák

A tudományág egyik vezetője, a francia Eric Bonabeau főként a gyári ütemtervezésre és a telekommunikációs adatút-képzésre (routing) ültette át eredményesen a hangyáknál és a többi ismert "szociális" rovarnál megfigyelteket. Abból a tényből indult ki, hogy az adott állatközösségek tagjai - egyedenként - ugyan nem képesek túl sokra, ezzel szemben, csoportosan meglepő dolgokat visznek véghez. Egy hangyakolónia például kollektíven találja meg a boly és a leggazdagabb élelemlelőhely közötti optimális utat - úgy, hogy individuumokként "fogalmuk sincs" róla.

Ha két út között kell választaniuk, (a megfigyelések alapján) az esetek túlnyomó többségében a rövidebbre voksolnak. Teszik ezt, egy speciális anyagot, feromont tartalmazó váladékot kibocsátva magukból, így hagyva nyomot a többieknek, melyek mindig arra mennek, amerre jelentősebb a feromon-koncentráció. Elsőkként a rövidebb utat járók térnek vissza a lelőhelyről - ők kétszer teszik meg a távolságot addig, amíg a hosszabb úttal kísérletezők csak egyszer. Közben kijelölték a helyes irányt, amit bolybéli társaik követnek majd.

Számítógépes nyelvre átültetve: hangyakolóniáink emergens módszert alkalmazva oldanak meg egy optimalizációs problémát.

A telekommunikációs modell

Bonabeau a hálózati útvonal-meghatározás problémájára ültette át a hangyakolónia-metaforát. Mivel a hálózatok nem mindig a leggazdaságosabban funkcionálnak, az a cél vezette, hogy az üzenetek az optimális úton jussanak el rendeltetési helyükre. Virtuális hangyákként működő programokat használt, velük "játszatva el" az üzenetek szerepét, annyi különbséggel, hogy az útvonalválasztóknál (routers) módosíthattak az információn. Ezeken a csomópontokon (nodes) - virtuális feromont engedve ki magukból - jeleket hagytak, optimalizálva az üzenet útját. "Tökéletesen működött a módszer" - emlékezik vissza a tudós.

Holott, éppenséggel nem tűnik egyértelműnek, hogy két teljesen különböző rendszer - hangyakolóniák, computer-technológia - működése ennyi azonosságot mutasson. "Mindazonáltal, hogy a változók és a paraméterek nagyon eltérő jelentésűek, az egyikre alkalmazott matematikai kifejezések alkalmazhatók a másikra is" - hangzik Bonabeau válasza. (Ráadásul a hangyák választását modelláló egyenletek döbbenetesen hasonlítanak más jelenségeket, például a kémiai és/vagy fizikai rendszerekben tapasztalható szimmetriák megszűnését leíró egyenletekhez. Viszont a matematikai modell absztrakciója konceptuális hidakat teremt a különböző környezetekben, időkben, terekben, feltételek mellett működő rendszerek között.)

Filozófiai aspektusok

Hangyákat tanulmányozva, megállapítható, hogy egy-egy individuum, nem szentel különösebb figyelmet a többiekre. Ugyanakkor csoportos viselkedésükben a kollektív magatartás felettébb koordinált formáit figyelhetjük meg. A centralizált emberi gondolkodásmóddal ellentétes raj-intelligenciát.

Az önszerveződést direkt és indirekt interakciókon keresztül valósítják meg. Az ezeket meghatározó egyszerű szabályok komplex, az egyedekéből előre nem jelezhető csoportos, emergens magatartásmintákat generálnak. A hibák, a véletlenszerűségek nem bugok, hanem - tanulva belőlük - hasznosíthatók. Növelik az állandóan változó környezethez történő alkalmazkodó-képességet, a csoport erejét. Nincs semmiféle központi ellenőrzés, se hierarchikus szerveződés. Decentralizáció, alulról felfelé (bottom up) megvalósuló építkezés a jellemző. A problémamegoldásokat nem kell előre meghatározni, se előre programozni, mert emergens módon alakulnak ki.

Viszont (hogy a hálózat rendszer-szinten megfelelően működjön) felettébb fontos egy-egy virtuális hangya programozása. "Nem a hálózatnak mondom meg, mit kell majd tennie, hanem a pici, apró ágenseknek, hogy pici, apró módosításokat alkalmazzanak a rendszerben" - magyarázza Bonabeau. Ezek a módosítások eredményezik aztán az emergens megoldásokat, mint például ahogy a telekommunikációs adatút-képzés, egyes légi járművek ellenőrzése, vagy a lánc-optimalizáció esetében történt.

Legfőbb problémát a raj-intelligencia széleskörű elfogadtatása jelenti. Bonabeau szerint a menedzserek inkább együtt élnek egy orvosolatlan problémával, mintsem, hogy általuk nem egészen értett és nem teljesen kontrollálható megoldásban bíznának. Ám a technológiai fejlődés eljutott arra a szintre, amikor nincs többé választási lehetőségünk.