アリは'tを知らないことを何を知っていますか？

アリのコロニーがどのように世界の資源を探索し、利用するのに成功したかに気づいたことはありますか？ あなたはそれが迷惑かもしれません。 しかし、アリや集団行動を研究する生態学者として、私はそれが興味深いと思います-特にそれがすべて中央制御なしで行われているという事実。

特に注目すべきは、アリのコロニーのネットワークと人間が設計したものとの密接な類似点です。 例えば、スタンフォード大学の研究者グループである私たちは、砂漠のアリが採餌を規制するために使用するアルゴリズムは、インターネット上のデータトラフ 次のデータパケットの送信をトリガーする確認応答から、または別の発信フォアガーの終了をトリガーする食品を含んだ戻りフォアガーから：antと人的ネットワー

この研究は、アリの創意工夫に驚嘆し、私たちに馴染みのあるシステムを発明することができました: うわー、アリは何百万年もの間、インターネットアルゴリズムを使用して （Wiredは、あまりにも、昨年、その専門用語の時計のコラムで”anternet”の概念に浮気。)

しかし、人間のネットワークを模倣する昆虫の行動-もう一つの例は、アリコロニー最適化アルゴリズムによって提供される旅行セールスマン問題へのアリのような解決策である-実際にはアリのネットワークについて最も興味深いものではありません。 はるかに興味深いのは、他の方向の類似点です：私たち人間がまだ考えていないアリは何を働いていますか？

蟻のコロニーネットワークは、人間が設計したもののために次のものについて私たちに伝えることができますか

アリがいた1億3000万年ほどの間、進化は特定の環境によって設定された変動性と制約に対処するためにアリのコロニーアルゴリズムを調整しました。

アリのコロニーは、変化する条件に適応するために短い相互作用の動的ネットワークを使用します。 個々のアリは何が起こっているか知っていません。 それぞれのアリは、アリがアンテナに触れたときに一対一の出会いで、またはアリが別のアリによって堆積した化学物質に遭遇したときに、他のアリに会った最近の経験を追跡するだけです。

このようなネットワークは、地球上のあらゆる生息地において11,000種以上のアリの驚異的な多様性と豊富さを可能にしました。 Anternetや他のantネットワークは私たちに教えることがたくさんあります。 Antプロトコルは、私たち自身の情報ネットワークを構築する方法を提案するかもしれません。..

砂漠のアリのコロニーは、水を得るために水を費やす必要があります。 アリは暑い太陽の下で採餌するときに水を失い、彼らが収集した種子からそれを代謝することによって彼らの水を得る。 コロニーは種子を貯蔵するので、水のコストが高いときには、より湿気の多い日に種子を”テーブルの上に”（またはむしろ地面に）残すことを意味しても、正

このようにして、Anternetはコロニーが高い運用コストに対処することを可能にします。 インターネットでは、TCPプロトコルは、利用可能な帯域幅がないときにシステムがインターネット上でデータを送信するのを防ぎます。 メッセージが失われた場合、努力は無駄になるので、目的地に到達することが確実でない限り、送信する価値はありません。

最近では、自然選択がAnternetアルゴリズムをどのように最適化しているかを示しました。 私は300の収穫アリのコロニーの人口を25年以上追跡してきました遺伝的指紋を使ってどのコロニーがより多くの子孫のコロニーを持っているかを

コロニーは生存戦術として巣の中に食べ物を貯蔵する。 特に暑い日には、より多くの食糧を集めるのではなく、低く置く可能性が高いコロニーは、25年の寿命にわたってより多くの子孫コロニーを持つもので __Restraint__したがって、コロニーレベルでの最善の戦略として浮上します。 砂漠の長寿命のコロニーは、食物摂取量を最大化または最適化するのではなく、資源を無駄にすることなく継続するように行動を規制しています。

希少性に直面して、アリの流れを調節するアルゴリズムは、すぐに蓄積するのではなく、運用コストを最小限に抑えるために進化しています。 これは、砂漠のアリのコロニーやモバイルインターネットのような、無駄な労力を避けながら長期的な信頼性を達成することが不可欠なあらゆるシス

小規模システムから大規模システムへのスケールアップ

システムがスケールアップするとどうなりますか？ 人間が設計したシステムと同様に、アリシステムはコロニーの成長に合わせてスケールアップするために堅牢でなければならず、個々のコンポーネントの故障に耐えることができなければなりません。

大規模なシステムはいくらかの混乱を可能にするので、理想的な解決策は、余分な労働者の利益が一つを生産し、供給するコストを上回るように、各追加の蟻の貢献を利用する。

大規模なコロニーをうまく機能させるツールは、したがって、冗長性と最小限の情報です。 巨大なアリのコロニーは、アドレスのない無名のアリの間で非常に簡単な相互作用を使用して機能します。

エンジニアドシステムでは、ランダム性を利用した安価な操作を使用することにより、ネットワークの規模に応じて信頼性の高い結果を確保する方法を模索しています。 エレガントなトップダウン設計は魅力的ですが、antアルゴリズムの堅牢性は、不完全さを許容することがより良い解決策につながることを示して

先行者優位のための最適化

antアルゴリズムの多様性は、進化がさまざまな環境制約にどのように反応したかを示しています。 運用コストが低く、コロニーが花の蜜やスイカの皮のような一時的な繊細さを求める場合、コロニーが乾くか奪われる前に賞品を捕獲する場合は、検索速度が不可欠です。

アリのコロニーは互いに競合し、多くの人が同じ食べ物を探しているので、最初に到着したコロニーは食べ物を保持し、他のアリを遠ざける最良のチャンス

植民地はどのようにして中央制御なしにこの先発者の利点を達成するのですか？ このような状況での課題は、コロニーがアリの流れを管理することで、ほぼすべての時間にアリがほとんどどこにでもいるようにすることです。 目標は、いくつかのアリが現れることが起こるものは何でも遭遇するのに十分に近い可能性を高めることです。

アリが（私たち自身のデータネットワークからよく知られている）使用する戦略の一つは、アリが局所的に検索する携帯電話の塔のネットワークのような恒久的な高速道路の回路を設定することです。 侵入のアルゼンチンの蟻はこれで専門家である;彼らはあなたの台所カウンターで上陸するパン粉を見つける。

アルゼンチンのアリはまた、周りにアリがたくさんあるときに近いランダムウォークから、小さなエリアで徹底的に検索するために各アリをリードし、周りにいくつかのアリがあるときにまっすぐなパスにシフトし、そのパスを調整し、グループ全体がより多くの地面をカバーすることができます。

分散型需要応答ネットワークのように、各antのローカル条件に対する集約された応答は、集中的な方向や制御なしに、システム全体の結果を生成します。

セキュリティ侵害と災害への対処

熱帯地方では、数百種のアリが密集して資源を競い合うため、コロニーはセキュリティ問題に対処しなければな これにより、侵入検知と応答のためにローカル情報を使用するセキュリティプロトコルが進化しました。

あるコロニーは、化学的痕跡やアリの密度など、別のコロニーからの情報を使用（人間が言うように”借りる”または”盗む”）して資源を見つけて使用することが

しかし、アリは侵入を完全に阻止しようとするのではなく、ある種が別の種からの侵入のレベルに応じて行動を調節する緩い確率的同一性システ

コンピュータのセキュリティには明白な類似点があります。 それは明らかになってきています（最近の出来事を考慮してください！）我々はあまりにも不完全さのいくつかのレベルを許容し、侵入の局所評価と修復を実装する必要があること。 アリは、ハッキングを規制する中央の権限を設定しようとすることなく、システムがお互いの侵略に応答できるようにする方法を見つけました。

我々のネットワークのいくつかは、アリによって展開された方法を使用することに向かって動いているようです。

枝が折れそうな木で餌を与えるアリの災害復旧プロトコルを取るので、破裂の脅威は高い。 一方の方向の流れが中断された後、他方の方向の流れはリンクを再確立することができます。

同様に、初期の光ケーブル網はしばしば農業機械やその他の掘削によって混乱していました。 エンジニアはすぐに、アリがすでに行っているように、リングネットワークは修復が容易なネットワークを作成することを発見しました。

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私たちのネットワークは変化し、進化していきます。 砂漠、熱帯林、そして私たちの台所を訪れる外来種のアリが使用するアルゴリズムを調べて比較することによって、アリは私たちのシステムをどのように設計すべきかについて何かを教えることができる新しい解決策を考え出したことはすでに明らかです。

アンテナの短いタッチのような単純な相互作用を使用して-一過性のソーシャルネットワークでの私たちのつかの間のステータスの更新とは異なり-コロニーは、絶えず変化する世界に応答するネットワークを作り、リソースはパッチに現れて消えます。 これらのネットワークは修復が容易で、成長または縮小する可能性があります。

アリのコロニーは、産業、服従、知恵のモデルとして歴史を通して使用されてきました。 アリ自体は怠惰で、他の人の軽率で、実に愚かなことがありますが、私たちはアリのコロニープロトコルから学ぶことがたくさんあります。 アリは、私たちがまだ夢見ていないことを一緒に働く方法を進化させました。

Wiredオピニオン編集者：ソナルチョクシ@smc90