ارتباطات هوشمند مورچه‌ها

برای همه ما پیش آمده که مقداری غذا روی میز یا گوشه اتاق جا گذاشتیم و بعد مدتی تعداد زیاد مورچه دور غذا جمع شدند. گاهی اوقات این مورچه ها حتی بعد از برداشتن موادغذایی محل رو ترک نمی‌کنند و به جستجوی خودشان ادامه می‌دهند. اما دلیل این اتفاق چیست؟

در یک کلونی مورچه‌ای هر مورچه بعد از پیدا کردن غذا در مسیر برگشت از محل تا کلونی را نشانه‌گذاری می‌کند. این نشانه‌گذاری بوسیله ماده‌ای به نام فرومون انجام می‌شود. مورچه‌ها این ماده را از خودشان ترشح می‌کنند تا به وسیله آن بقیه اعضای کلونی کوتاه‌ترین مسیر تا غذا را پیدا کنند.

برای درک بهتر این مسئله یک مثال را با هم بررسی می‌کنیم. فرض کنید یک قبیله در صحرا وجود دارد که دونفر هر روز برای پیدا کردن آب از آن خارج می‌شوند. برای رسیدن به نزدیک‌ترین چاه ممکن ۲ مسیر وجود دارد. بدلیل نبود امکانات و تکنولوژی تا به حال کوتاه‌ترین مسیر کشف نشده است. دونفر از قبیله (یک خانم و یک آقا) داوطلب می‌شوند تا به کمک ۲ سطل آب اضافی این مسئله را حل کنند.

به این صورت که هر نفر یک سطل آب اضافی از آب چاه برمی‌دارد و در راه برگشت زمین را با آن تر می کند. در هنگام تصمیم‌گیری برای انتخاب مسیر رسیدن به چاه همواره راهی که بیشتر تر شده باشد انتخاب می‌شود. در ابتدا هر دو مسیر خشک هستند پس به طور تصادفی خانم مسیر سمت راست و آقا مسیر سمت چپ را انتخاب می‌کند. فرض کنید که طول مسیر سمت راست نصف مسیر سمت چپ است. به این ترتیب وقتی خانم به چاه می‌رسد وضعیت کلی محیط به این شکل خواهد بود:

در این حالت هیچ یک از این دونفر از وضعیت دیگری خبری ندارد. خانم به چاه آب رسیده در حالی که آقا هنوز در نیمه راه قرار دارد. پس مقدار آب مورد نیازش را برمی‌دارد و چون هر دو مسیر خشک هستند از مسیری که آمده‌بود برمی‌گردد تا آن‌ را بوسیله سطل آب اضافی تر کند. وقتی که خانم به قبیله بازگردد وضعیت محیط به این شکل خواهد بود:

چون طول مسیر سمت راست دو برابر طول مسیر سمت چپ است وقتی که خانم در مسیر برگشت به قبیله می‌رسد آقا در ابتدای مسیر بازگشت قرار دارد. اما این بار هر دو مسیر به یک اندازه تر نیستند پس مسیری که تر شده است را انتخاب می‌کند و در راه بازگشت با سطل آب اضافی آن را تر می‌کند.

به این ترتیب تنها با یک روز جستجو کوتاه‌ترین مسیر پیدا شد. حال اگر آقا از مسیری که آمده بود بازمی‌گشت چه اتفاقی می‌افتاد؟

چون طول مسیر سمت چپ دو برابر طول مسیر سمت راست است در مدت زمان مشخص تعداد دفعاتی که مسیر سمت راست تر می‌شود دو برابر تعداد دفعاتی است که مسیر سمت چپ‌ تر می‌شود. بنابراین بعد از مدتی تفاوت زیادی بین میزان رطوبت این دو مسیر ایجاد می‌شود. بعلاوه فاصله زمانی میان دفعات تر شدن مسیر در مسیر سمت چپ طولانی‌تر است و تبخیر آب بیشتر خودش را نشان می‌دهد.

این یک مثال بسیار ساده از الگوریتم کلونی مورچگان (ant colony) است. این الگوریتم کاربرد‌های بسیاری در علوم کامپیوتر و به طور تخصصی‌تر در زمینه سیستم‌های چندعامله دارد. از بستر‌هایی که این الگوریتم بر روی آن پیاده‌سازی شده است می‌توان محیط شبیه‌سازی دوبعدی فوتبال را نام برد. اگر دوست دارید درمورد این پلتفرم بیشتر بدانید این مقاله از ویرگول را از دست ندهید. شما می‌توانید این اطلاعات را در سایت rcss.ir نیز دریافت کنید.

برای خواندن مقالات بیشتر در این زمینه انتشارات KN2C را در ویرگول دنبال کنید.

منبع عکس‌ها: یوتیوب