Ошибка!

Показать Ошибка!

Забыли пароль?

Ошибка!

Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Забыли пароль? Напишите ваш email и мы отправим письмо с инструкциями.

Ошибка!

Обратно

Закрыть

Амёба намекает на решение самой большой проблемы в информатике

Амёба намекает на решение самой большой проблемы в информатике
Одна маленькая амёба нашла решение задачи коммивояжера быстрее лучших алгоритмов. Что она знает такого, что не знаем мы?


Группа исследователей из токийского университета Кейо решила использовать амёбу для решения задачи коммивояжера, известной проблемы в области компьютерных наук. Задача выглядит так: представьте, что вы - коммивояжер, летающий из города в город и продающий свои товары. Вы стремитесь максимально повысить свою эффективность, чтобы заработать как можно больше денег, поэтому хотите найти кратчайший путь, который позволит вам добраться до каждого города на маршруте.
Нет простой математической формулы, чтобы найти наиболее эффективный маршрут для нашего продавца. Вместо этого, единственный способ решить проблему - это рассчитать длину каждого маршрута и посмотреть, какой из них самый короткий.
Что еще хуже, выполнение этого вычисления становится экспоненциально сложнее с увеличением количества городов на маршруте. С 4 городами есть только 3 разных маршрута для рассмотрения. Но с 6 городами появляется 360 различных маршрутов, которые необходимо рассчитать. Если у вас есть маршрут с 10 или более городами, количество возможных маршрутов исчисляется миллионами.
Это делает задачу коммивояжера одной из широкого класса проблем, которые компьютерные ученые называют «классом сложности NP». Это проблемы, которые экспоненциально усложняются очень быстро, что также включает проблемы, связанные со взломом зашифрованных систем и майнингом криптовалют. По вполне понятным причинам многие люди заинтересованы в поиске путей решения этих проблем как можно быстрее.
Решение Университета Кейо отличается от типичных алгоритмических решений, разработанных другими исследователями, потому что ученые использовали амёбу Physarum polycephalum. Physarum polycephalum – это слизь, очень простой организм, который делает две вещи: движется к еде и уходит от света. Миллионы лет эволюции сделали Physarum аномально эффективным в этих задачах.
Исследователи использовали эту эффективность для создания устройства для решения задачи коммивояжера. Они поместили амёбу в специальную камеру, заполненную каналами, и в конце каждого канала поместили немного еды. Инстинктивно амеба протягивает усики в каналы, чтобы попытаться получить еду. Однако, когда это происходит, она выключает свет в других каналах.


В данном случае каждый канал представляет город на маршруте нашего гипотетического продавца вместе с порядком посещения этого города. Когда амёба распространяется в канал, представляющий город, это влияет на вероятность того, что свет погаснет в каналах, представляющих следующие города на маршруте. Чем дальше находится этот город, тем чаще свет гаснет в этом канале.
Это может показаться окольным способом вычисления решения задачи коммивояжера, но преимущество заключается в том, что амёбе не нужно рассчитывать каждый отдельный путь, как это делают большинство компьютерных алгоритмов. Вместо этого амёба просто пассивно реагирует на условия, и сама находит наилучшее возможное решение. Это означает, что добавление новых городов для амёбы не увеличивает время, необходимое для решения проблемы.
Таким образом, амёба может решить NP-сложную задачу быстрее, чем любой из наших компьютерных алгоритмов. Как это произошло? Ученые из Кейо точно не уверены.
«Механизм, с помощью которого амёба поддерживает качество приближенного решения, то есть короткую длину маршрута, остается загадкой», - говорит ведущий автор исследования Масаси Аоно.
Но если исследователи смогут понять, как работает амёба, они смогут использовать этот прием не только для помощи коммивояжерам. Это может ускорить нашу способность решать всевозможные сложные вычислительные задачи и изменить подход к безопасности.
Эта маленькая амёба может навсегда изменить облик компьютеров.

Комментарии:

Еще нет комментариев, станьте первым коментатором!
Войдите на зайт или зарегистрируйтесь, чтобы оставлять комментарии!
0
Хаббл обнаружил экран, защищающий пару карликовых галактик

Хаббл обнаружил экран, защищающий пару карликовых галактик

В течение миллиардов лет крупнейшие галактики-спутники Млечного Пути — Большое и Малое Магеллановы Облака — совершали опасные трюки. Вращаясь друг вокруг друга по мере того, как притягивались к нашей галактике, они начали распутываться, оставляя за собой следы газообразных обломков.

И все же, к удивлению астрономов, эти карликовые галактики остаются нетронутыми, и в них продолжается бурное звездообразование. «Многие люди изо всех сил пытались объяснить, как потоки материала могли оказаться там», — сказал Дханеш Кришнарао, доцент Колорадского колледжа. «Если газ был удален из этих галактик, как они все еще формируют звезды?» С помощью данных космического телескопа Хаббла НАС...
29.09.22 07:23
0
1
Китайские астрономы обнаружили более 1600 новых звездных скоплений

Китайские астрономы обнаружили более 1600 новых звездных скоплений

Анализируя данные со спутника Gaia, астрономы из Китайского западного педагогического университета обнаружили 1656 новых звездных скоплений в галактике Млечный Путь.

В общем случае звездные скопления представляют собой большие гравитационно связанные группы звезд. Они воспринимаются как важные лаборатории для изучения эволюции звезд и самих скоплений. Звездные скопления также являются хорошими трассерами для изучения структуры Млечного Пути. По оценкам, Млечный Путь может содержать около 100 000 звездных скоплений. Исследователи предполагают, что многие неотк...
28.09.22 07:15
0
0
Зонд DART успешно врезался в астероид

Зонд DART успешно врезался в астероид

Это был очень эмоциональный день для команды DART. Персонал миссий космических кораблей редко радуется словам «потеря сигнала», но сегодня именно это и произошло.

Члены команды отмечают успешное воздействие зонда НАСА Double Asteroid Redirection Test (DART), который врезался в астероид Диморфос сегодня ночью (27 сентября) в 01:14 по Гринвичу, как и планировалось. Миссия была разработана для оценки потенциального метода планетарной защиты: если астрономы когда-либо обнаружат большой астероид, который может столкнуться с Землей, люди смогут избежать катастроф...
27.09.22 07:14
0
2
Нептун и кольца сияют на фотографиях от нового космического телескопа

Нептун и кольца сияют на фотографиях от нового космического телескопа

Наилучший вид Нептуна и его колец за последние несколько десятилетий.

В среду НАСА опубликовало новые снимки самой удаленной планеты Солнечной системы, сделанные космическим телескопом Джеймса Уэбба. На снимках, сделанных в июле, видны не только тонкие кольца Нептуна, но и слабые пылевые полосы, никогда ранее не наблюдаемые в инфракрасном диапазоне, а также 7 из 14 известных спутников. Уэбб уже показал Юпитер во всей красе в серии свежих фотографий, опубликованных ...
25.09.22 10:36
0
2
iPhone 14 и 14 Plus предлагают лучшие камеры, лучшее время автономной работы и технологию SOS

iPhone 14 и 14 Plus предлагают лучшие камеры, лучшее время автономной работы и технологию SOS

7 сентября Apple анонсировала новый iPhone 14 вместе с более крупным 14 Plus. Оба телефона 5G оснащены новой системой камер, функцией обнаружения сбоев, экстренным вызовом SOS через спутник и лучшим временем автономной работы среди всех iPhone.

У базового iPhone 14 6,1-дюймовый дисплей Super Retina XDR, а модель Plus — 6,7 дюйма. Дисплеи оснащены прочным стеклом Ceramic Shield, а также водо- и пыленепроницаемы. Широко разрекламированная система камер включает в себя новые камеры Main, TrueDepth и Ultra wide. У камеры Main большая диафрагма 1,5 и пиксели размером 1,9 микрометра, что позволяет улучшать фото и видео при всех сценариях осв...
11.09.22 10:54
0
0
Дистанционно управляемые тараканы-киборги теперь питаются от Солнца

Дистанционно управляемые тараканы-киборги теперь питаются от Солнца

Зачем создавать роботов с нуля, если природа уже сделала за нас большую часть тяжелой работы? Это причина создания насекомых-киборгов, и теперь ученые нашли способ сделать дистанционно управляемых тараканов-киборгов более совершенными, питая их с помощью специальных солнечных батарей.

Насекомые используют целый ряд мощных органов чувств, они достаточно малы, чтобы добраться до недоступных для нас мест, они могут выживать в неблагоприятных условиях, они могут с легкостью карабкаться по поверхности или летать. Все это полезные атрибуты для роботов — или, что еще лучше, киборгов, если прикрепить электронные устройства к живым насекомым. За прошедшие годы многие виды насекомых под...
06.09.22 08:12
0
7
Оптический чип обрабатывает почти 2 миллиарда изображений в секунду

Оптический чип обрабатывает почти 2 миллиарда изображений в секунду

Исследователи разработали новый мощный оптический чип, способный обрабатывать почти 2 миллиарда изображений в секунду. Устройство состоит из нейронной сети, которая показывает, как свет, не нуждаясь в компонентах, замедляющих работу побочных эффектов компьютерных микросхем.

В основе нового чипа лежит нейронная сеть - система, моделирующая то, как мозговая информация. Эти сети происходят из узлов, которые соединяются друг с другом с появлением нейронов, и они даже «обучаются» органическому мозгу, занимаясь набором данных, например, распознавание объектов на изображениях или словах в речи. Со временем они намного лучше справляются с задачами. Но вместо электрических с...
08.06.22 07:10
0
3
Самые быстрые логические вентили могут сделать компьютеры в миллион раз быстрее

Самые быстрые логические вентили могут сделать компьютеры в миллион раз быстрее

Логические вентили - это фундаментальные строительные блоки компьютеров, и исследователи из Университета Рочестера разработали самые быстрые из созданных.

Уничтожая графен и золото лазерными импульсами, новые логические вентили работают в миллион раз быстрее, чем в существующих компьютерах, демонстрируя жизнеспособность «световолновой электроники». Логические элементы принимают два входа, сравнивают их, а затем выводят сигнал на основе результата. Например, они могут выводить 1, если оба входящих сигнала равны 1 или 0, или если один из них или ни о...
14.05.22 10:42
0