עבודת נמלים

לנמלים תכונה שמקסימה ומעסיקה חוקרים זה שנים: יכולתן לפתור בעיות שאמורות לדרוש זמן רב, כמו מציאת מזון והעברתו לקן בסביבה לא ידועה, בזמן קצר, תוך כדי שיתוף פעולה של פרטים פשוטים בנחיל עצום. יותר מ-100 מיליון שנים של התפתחות אבולוציונית הם לא עניין של מה בכך. גם מהנדסי מערכות ומתכנתים יודעים זאת, ובשנים האחרונות הם פונים אל הנמלים כדי לפתח בהשראתן אלגוריתמים למנועי חיפוש, מערכות טלקומוניקציה ורשתות ממוחשבות אחרות.

כאשר כריס רייד ועמיתיו מאוניברסיטת סידני באוסטרליה ראו שחלק מהאלגוריתמים המפותחים לאור נורות הפלורוסנטים אינם מגיבים היטב לתנאים משתנים, הם שבו ופנו לנמלים. במסגרת מחקרם, שביקש לדמות סביבה דינמית יחסית, הם יצרו מבוך שאליו הוכנסו 12 מושבות של נמלים ארגנטינאיות; ניתנה לנמלים שעה להגיע למזון שניצב בצדו השני של המבוך, כשיש להן בסך הכל 32,768 דרכים לעשות זאת.

התוצאות היו מרשימות: לאחר שתרו את המבוך והותירו את עקבות הפרומונים שלהם, הצליחו 83% ממושבות הנמלים להגיע למזון בדרך הקצרה ביותר בתוך שעה. כאשר שעה זו הגיעה לסופה, הדרך נחסמה, והנמלים נאלצו ליצור נתיב חדש למזון. בתוך שעה, כמעט 86% משאר המושבות בחרו בדרך השנייה הקצרה ביותר בכל המבוך. הממצאים, שפורסמו בכתב העת Journal of Experimental Biology, מראים כי נמלים שנעו כשעה במבוך לפני שהונח בו מזון חצו אותו מאוחר יותר כשהן שוגות פחות. לדברי כריס רייד, "בניגוד לאמונות קודמות, קיומה של מערכת הפרומונים אינו מחייב שהנמלים ייתקעו במסלול ולא יסתגלו. כיוון שיש להן שני סוגים שונים של פרומונים יש להן גמישות רבה יותר שעוזרת להן להגיע לפתרונות טובים בסביבה משתנה. גילוי הדרך שבה נמלים פותרות בעיות דינמיות יכול לתרום באופן משמעותי לאלגוריתמים של אופטימיזציה, ואלו יכולים לתרום לפתרון בעיות תוכנה ולייעול תעשיות האדם".

פרופ' אלפרד ברוקשטיין מהטכניון, המפתח אלגוריתמים בהשראת נמלים, אומר כי "כבר שנים אנו שואבים השראה מהנמלים. כל סוכן בנחיל פשוט, כל שהוא יודע לעשות זה להסתובב בשטח כשהוא מחפש אוכל ולהשאיר סימנים עם פרומונים, אבל הנחיל כולו יודע למצוא את הקו הישר אל המזון. חוקרים רואים את האופטימיזציה הזו ושואלים - למה שלא נלמד מזה? במנגנון חיפוש באינטרנט היום שולחים פיסות תוכנה הנקראות בוטים, שמחפשות משהו רלוונטי. כשאתה מפזר מיליון בוטים על פני הרשת הלא מוכרת, בעיית הפיזור לא כל כך שונה מנמלים המחפשות מזון בסביבה לא ידועה".

פרופ' בקשטיין מזכיר את הפתגם המתבקש ממשלי: "'לך אל נמלה עצל, ראה דרכיה וחכם: אשר אין לה קצין, שוטר ומושל'. המשל מתאר את האופי האמיתי של הנמלה. אין היררכיה במערכת הזאת. עלינו ללמוד מכך כיצד לבנות מערכות שבהן סוכנים פשוטים מפעילים אלגוריתמים עם אינטראקציה פשוטה, שמובילים אותנו להתנהגות הגלובלית הרצויה".
קישול: עבודת נמלים