Vitalii Tsybulnyk / Виталий Цыбульник

On Software Development / О софтверной разработке

About the author

    Vitalii Tsybulnyk
Vitalii Tsybulnyk is a Software Engineering Manager at Mictosoft Azure.
E-mail me Send mail

Activity

Recent comments

Disclaimer

The opinions expressed herein are my own personal opinions and do not represent my employer's view in anyway.

© Copyright 2008-2018

Распределённый мозг муравьиной семьи

Рассуждая сегодня с Alex'ом Kisialiou по пути на работу об особенностях организации процесса разработки в Microsoft, на ум пришла аналогия с социальными насекомыми - муравьями и пчёлами. Прийдя на рабочее место, первым делом прошвырнулся по интернету и натолкнулся на вот эту замечательную статью, которой не смог не поделиться.

В статье приводится замечательный на мой взгляд вариант решения загадки интеллектуального поведения муравьиной колонии по сравнению с очень слабым интеллектом каждой особи. И хотя статья задаёт больше вопросов, чем даёт ответов, её идея мне очень понравилась, т.к. лежит целиком и полностью в области построения сложных распределённых вычислительных систем. 

Всем любознательным людям настоятельно рекомендую прочитать о тех невероятных вещах, которые совершают колонии муравьёв, и которые бесспорно доказывают, что муравьиная семья обладает не просто уникальным набором приспособленческих рефлексов, а даже скорее выдающимся для животного мира интеллектом. Само по себе это утверждение не вызывало бы особого удивления или возражений, если бы не 2 неоспоримых факта:

- Каждый отдельный обитатель муравейника - это просто мелкое суетливое насекомое, в действиях которого часто трудно найти какую-либо логику и цель. Муравей перемещается по неожиданным траекториям, тащит в одиночку или в группе какие-нибудь грузы, но обычно трудно проследить за его работой от начала до результата.

- В муравьиной семье не обнаруживается никакого "мозгового центра", который управлял бы общими усилиями для достижения желаемого результата. Больше того, анатомия отдельного муравья не позволяет поместить этот "мозговой центр" в отдельном муравье. Слишком малы физические размеры его нервной системы, и слишком велик объем программ и накопленных поколениями данных, необходимых для управления жизнедеятельностью муравейника.

Для обьяснения этой загадки автор предполагает, что колонией управляет коллективный "мозг большой мощности, разбитый на большое количество малых сегментов, каждый из которых размещен в нервной системе одного муравья. Для того чтобы эти сегменты могли работать как единый мозг, надо соединить их линиями связи и в набор программ мозга включить программу-надзирателя, которая следила бы за передачей данных между сегментами и обеспечивала нужную последовательность их работы. Кроме того, при построении такого мозга надо учесть то, что некоторые муравьи - носители программных сегментов - могут умереть от старости или погибнуть в тяжелой борьбе за выживание, а с ними погибнут и расположенные в них сегменты мозга. Чтобы мозг был устойчив к таким потерям, необходимо иметь резервные копии сегментов."

К сожалению, автор не даёт конкретного решения проблемы эффективной связи между сегментами, расположенными в нервной системе отдельных муравьев, однако он показывает принципиальную возможность такой связи и приводит круг вариантов для поиска ответа на этот вопрос. "Для объяснения того, почему линии связи у коллективных насекомых еще не обнаружены, можно привести много различных причин - от вполне реальных (недостаточная чувствительность исследовательской аппаратуры) до фантастических. Проще, однако, допустить, что эти линии связи существуют, и посмотреть, какие следствия из этого вытекают."

А следствия вытекают весьма, на мой взгляд, занятные:

- Прямые наблюдения за муравьями подтверждают гипотезу о внешних командах, управляющих поведением отдельного насекомого. Типичным для муравья является неожиданное и резкое изменение направления движения, которое нельзя объяснить никакими видимыми внешними причинами. Часто можно наблюдать, как муравей на мгновенье останавливается и неожиданно поворачивает, продолжая движение под углом к прежнему направлению, а иногда и в обратную сторону. Наблюдаемую картину можно правдоподобно истолковать, как "остановку для приема управляющего сигнала" и "продолжение движения после получения приказа о новом направлении". При выполнении какой-либо трудовой операции муравей может прервать ее и либо перейти к другой операции, либо двигаться в сторону от места работы. Такое поведение также напоминает реакцию на внешний сигнал.

- Очень интересен с точки зрения гипотезы супермозга феномен так называемых ленивых муравьев. Наблюдения показывают, что не все муравьи в семье являются образцами трудолюбия. Оказывается, примерно 20% муравьиной семьи практически не принимает участия в трудовой деятельности. Исследования показали, что "ленивые" муравьи - это не муравьи на отдыхе, которые после восстановления сил включаются в работу. Оказалось, что если удалить из семьи заметную часть работающих муравьев, то соответственно повышается темп работы оставшихся "работников", а "ленивые" муравьи в работу не включаются. Поэтому их нельзя считать ни "трудовым резервом", ни "отдыхающими". Можно предположить, что именно "ленивые" муравьи являются носителями специализированных, особо важных сегментов распределенного мозга. Эти сегменты могут иметь различное назначение, например выполнять функции поддержания целостности мозга при гибели отдельных муравьев, собирать и обрабатывать информацию с сегментов нижнего уровня, обеспечивать правильную последовательность выполнения задач супермозга и т. п. Освобождение от трудовой деятельности обеспечивает "ленивым" муравьям повышенную безопасность и надежность существования.

Уже сегодня можно говорить, что концепция распределенного мозга позволяет непротиворечиво объяснить загадку сверхсложной жизни муравьиной семьи. Однако для меня самый интересный вывод состоит в том, что вся эта теория, начиная от гипотезы о структуре распределенного мозга, топологии сети, объединяющей его сегменты, и заканчивая базовыми принципами резервирования внутри нее, наглядно демонстрирует факт существования многих концепций вычислительных систем в живой природе и тем самым срывает с Человека лавры творца и первооткрывателя в этой области.


Categories: Books & Articles
Posted by Vitalii Tsybulnyk on Wednesday, July 8, 2009 9:14 AM
Permalink | Comments (2) | Post RSSRSS comment feed

Comments (2) -

Подлипенский Павел Ukraine

Wednesday, August 5, 2009 1:07 AM

Гы Smile Прикольно, не знал. Спасибо за статью. Всегда подозревал, что глобальным мозгом обладают женщины - они также, порой, непредсказуемо поступают и знают, о том, о чем ну ни как не могли бы узнать сами. Но вот, чтобы муравьи... Это сюрприз.

Volzhbinsky Russia

Sunday, May 16, 2010 10:27 PM

Распределенные Операционные Системы повсеместно возникают  в Природе и в какой-то момент осознают себя.
    Эгоистическая самовлюблённость юного сознания всячески противится признавать носителями разума системы, отличные от себя - Единственно разумного. Долгое время не признавалось наличие разума у животных. Негры считались не людьми, а безмозглыми тварями. Германский фашизм то же самое проповедовал в отношении славянских народов...  Теперь мы даже поверить не можем в росказни о разумности муравейников или лесных массивов, всё же признавая их живыми существами, а уж о разумности воздушных потоков или базальтовых плит и говорить смешно.
Но  отрицание гипотез должно обосновываться не верой, а всесторонним изучением. А такой подход требует зрелого сознания.  Надо взрослеть.

Add comment




  Country flag

b i u quote
Loading