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
Исследование описывает одну из самых экстремальных планет во Вселенной

Исследование описывает одну из самых экстремальных планет во Вселенной

CHEOPS сдерживает своё обещание: наблюдения с помощью космического телескопа позволили выявить детали экзопланеты WASP-189b - одной из самых экстремальных известных планет.

CHEOPS - это совместная миссия Европейского космического агентства (EКA) и Швейцарии под эгидой Бернского университета в сотрудничестве с Женевским университетом. Через 8 месяцев после запуска космического телескопа CHEOPS была выпущена первая научная публикация с использованием данных CHEOPS. CHEOPS - это первая миссия ЕКА, посвященная изучению известных экзопланет, вращающихся вокруг звезд ...
28.09.20 18:58
0
1
Новые измерения показывают, что на Луне опасный уровень радиации

Новые измерения показывают, что на Луне опасный уровень радиации

Будущие исследователи Луны будут подвергаться облучению в 2-3 раза больше, чем астронавты на борту Международной космической станции, что представляет опасность для здоровья, для защиты от которой потребуются укрытия с толстыми стенами.

В исследовании отмечается, что посадочный модуль Китая на обратной стороне Луны обеспечивает первые полные измерения радиационного воздействия на поверхности Луны, что является важной информацией для НАСА и других организаций, стремящихся отправить астронавтов на Луну. Китайско-немецкая группа сообщила о радиационных данных, собранных спускаемым аппаратом Chang'e 4 (в честь китайской богини луны)...
26.09.20 19:03
0
1
Гигантская черная дыра M87* сверкает

Гигантская черная дыра M87* сверкает

В прошлом году мир впервые взглянул на реальное прямое изображение тени черной дыры.

Теперь, оглядываясь на более ранние, более рудиментарные изображения, ученые обнаружили доказательства того, что кольцо вокруг M87* колеблется, из-за чего кажется, будто она блестит. Исторический снимок прошлого года стал результатом кропотливой работы, который довел нашу технологию наблюдений до предела. Это было кульминацией многолетних усилий и планирования, но окончательный снимок был составл...
25.09.20 20:11
0
3
Странные бури на Юпитере

Странные бури на Юпитере

На южном полюсе Юпитера таится поразительное зрелище даже для планеты-гиганта, покрытой красочными полосами, с большим красным пятном. Внизу у южного полюса планеты находится группа бурных штормов, расположенных в необычной геометрической форме.

С тех пор, как они были впервые обнаружены космическим зондом НАСА Juno в 2019 году, штормы стали для ученых загадкой. Штормы аналогичны ураганам на Земле. Но на нашей планете ураганы не собираются на полюсах и не кружатся друг вокруг друга в форме пятиугольника или шестиугольника, как это делают штормы Юпитера. Исследовательская группа, работающая в лаборатории Энди Ингерсолла, профессора планет...
24.09.20 23:33
0
5
Роботизированная медуза движется быстрее живой

Роботизированная медуза движется быстрее живой

Ученые продемонстрировали новое поколение мягких роботов, вдохновленных этими морскими существами, которые используют воздушные каналы для передвижения с большой скоростью.

Уникальное движение медуз сделало их популярной моделью обучения для исследователей робототехники, мечтающих разработать новые передовые аппараты, которые будут двигаться с большей эффективностью. Этот новый тип мягкого робота был разработан учеными из Университета Северной Каролины и Университета Темпл и фактически основан на их более ранней работе, в результате которой был создан быстро движущ...
02.07.20 21:52
0
9
HAMR-JR - один из самых маленьких и быстрых роботов

HAMR-JR - один из самых маленьких и быстрых роботов

Семь лет назад в Гарварде создали робота HAMR. И хотя бот уже был маленьким, его дизайнеры создали версию вдвое меньше. Знакомьтесь - HAMR-JR.

Оригинальный HAMR (Harvard Ambulatory MicroRobot) длиной всего 4,4 см (1,7 дюйма) и использует четыре ножки с керамическим приводом для перемещения со скоростью до 8,4 длин тела в секунду. Он был построен с помощью метода производства печатных плат микроэлектромеханических систем (PC-MEMS) Гарварда. Это включает в себя изготовление плоского листа микрослоистого материала, а затем с помощью лазера...
03.06.20 21:57
0
7
Технологический прогресс и его составляющие

Технологический прогресс и его составляющие

Каждый день в мире на наших глазах происходят невероятные изменения, с огромной скоростью меняются технологии, разрабатываются новые концепции и создаются устройства для их реализации.

Сейчас нашу жизнь невозможно представить без электроники, абсолютно все сферы деятельности зависят от тех или иных приборов, помогающих человеку жить, работать, исследовать и создавать. Необходимым элементом для работы даже самого простого электронного устройства является печатная плата, главной задачей которой является электрическое и механическое соединение различных электронных компонентов.&nbs...
07.04.20 21:52
0
10
Новые процессоры Intel работают на частоте 5 ГГц

Новые процессоры Intel работают на частоте 5 ГГц

Intel представила новейшее поколение процессоров для ноутбуков, которые первыми вышли за отметку 5 ГГц.

Процессоры Intel Core серии H 10-го поколения, которые раньше устанавливались только на настольных ПК, позволяют запускать более сложные игры и творческие задачи. Партия процессоров, которую Intel назвала Comet Lake-H, делится на три класса. Топовая часть линейки - Intel Core i9, которая может работать на максимальной частоте до 5,3 ГГц на своих 8 ядрах и 16 потоках. Средним диапазоном является i...
03.04.20 16:56
0