變形蟲是地球上最簡(jiǎn)單的生物之?

據(jù)外媒報(bào)道，阿米巴是地球上最簡(jiǎn)單的生物之一，但阿米巴作為單細(xì)胞生物，主要由凝膠狀的原生質(zhì)組成，比之前預(yù)想的要聰明，甚至可以進(jìn)行一些復(fù)雜的計(jì)算。

研究人員發(fā)現(xiàn)，阿米巴具有獨(dú)特的計(jì)算能力，未來(lái)將與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)相媲美。慶應(yīng)義塾大學(xué)的研究員Masashi Aono帶領(lǐng)一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)，利用變形蟲解決了一個(gè)被稱為“旅行推銷員問(wèn)題”的熱門問(wèn)題。

這是一個(gè)優(yōu)化問(wèn)題。目標(biāo)是找到幾個(gè)城市之間最短的路線，保證每個(gè)城市都能去，起點(diǎn)和終點(diǎn)都一樣。研究人員進(jìn)行了調(diào)整，將變形蟲“改造”成“64條腿的芯片”。

在實(shí)驗(yàn)中，每一條“腿”都代表了推銷員路線上的一個(gè)有序城市。研究人員將阿米巴放在芯片的中心，然后將芯片放在瓊脂平面的頂部。這種阿米巴只限于芯片，但它仍然可以進(jìn)入64個(gè)通道。

為了最大限度地吸收營(yíng)養(yǎng)，阿米巴盡量在芯片內(nèi)部擴(kuò)張，以便盡可能多地接觸瓊脂。為了實(shí)現(xiàn)上述實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，研究人員利用阿米巴不喜歡的光來(lái)阻擋某些路線或“腿”。

隨著城市數(shù)量的增加，優(yōu)化最短路徑的可能方案有很多，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)解決這個(gè)問(wèn)題所需的時(shí)間呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。例如，對(duì)于四個(gè)城市，可能只有三條可能的最短路線，但對(duì)于八個(gè)城市，最短路線解決方案可能會(huì)呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，達(dá)到2520條。

研究人員發(fā)現(xiàn)，阿米巴可能會(huì)在一段時(shí)間內(nèi)找到一個(gè)幾乎最優(yōu)的解決方案，但這個(gè)解決方案只能隨著城市數(shù)量從4個(gè)增加到8個(gè)而線性增長(zhǎng)。

阿米巴以恒定的速度在無(wú)定形中重新分布凝膠，并并行處理光反饋，而不是串行處理。目前，研究人員正在開發(fā)一種電子版的變形蟲，可以復(fù)制這種獨(dú)特的方式來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

研究人員認(rèn)為，這些研究成果可能會(huì)促進(jìn)新型模擬計(jì)算機(jī)的發(fā)展，從而使復(fù)雜的優(yōu)化問(wèn)題能夠在線性時(shí)間內(nèi)獲得近似解。馬西奧諾在接受媒體記者采訪時(shí)表示，在用于解決N個(gè)城市旅行推銷員問(wèn)題的放射狀芯片中，當(dāng)變形蟲最終找到近似解時(shí)，變形蟲的總身體面積將增加N倍。

阿米巴似乎有一個(gè)“定律”，提供凝膠物質(zhì)，在不發(fā)光的通道中勻速膨脹。然而，阿米巴如何保持近似解的質(zhì)量，即實(shí)現(xiàn)最短路徑的機(jī)制，仍然是一個(gè)未解之謎。

研究人員還預(yù)測(cè)，阿米巴可以通過(guò)制造更大的芯片來(lái)解決數(shù)百個(gè)城市的“旅行推銷員問(wèn)題”，盡管這可能需要數(shù)萬(wàn)個(gè)渠道。

標(biāo)簽：