¿Abejas? Genial. ¿Hormigas? ¿Golpear o fallar? ¿Moldes de limo?
Conocido por su trabajo en The Honey Bee Algorithm, que domaba las inestabilidades del tráfico web en los servidores al imitar el comportamiento de las colonias de abejas, el investigador de sistemas Craig Tovey ha visto muchas hazañas tecnológicas inspiradas en la naturaleza, pero también debilidades.Charla el domingo 18 de febrero en la reunión anual de la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia en Austin, Texas.
En 2016, el algoritmo inspirado en las abejas le otorgó a Tovey y sus colaboradores un Premio Golden Goose, que elogia la investigación impulsada por la curiosidad a medida que florece para beneficiar palpablemente a la sociedad. El Algoritmo de Honey Bee, por ejemplo, redujo significativamente los costos de alojamiento web.
"Tuvimos suerte con las abejas y el alojamiento web", dijo Tovey, quien espera que, junto con las conclusiones prácticas sobre la tecnología de inspiración natural, su audiencia también comparta su propio temor y afecto por las soluciones de la naturaleza.
cuando los algoritmos son eternos
"Cuando estudias abejas enjambre, descubres verdades que son duraderas. Los algoritmos que las guían evolucionaron durante millones de años y, con suerte, seguirán allí durante millones de años", dijo Tovey, codirector de GeorgiaTech's Center for Biological Inspired Design. "Compárelo con cuando diseña un nuevo microcircuito. Tres años después se ha ido, perdido para siempre; reemplazado por nuevos diseños".
Si imitar la naturaleza es prudente en un trabajo de ingeniería en particular depende mucho del problema a resolver. A menudo, es mejor usar algo listo para usar o adaptarlo.
"Cuando el problema de la vida real es estático y está bien definido con datos predecibles, los métodos inspirados en la naturaleza suelen ser mucho más débiles, mucho peores que los métodos de optimización clásicos", dijo Tovey.
Cuando aburrido es mejor
El "problema del vendedor ambulante" es un ejemplo típico. Un investigador intenta calcular las mejores rutas que debe recorrer un vendedor proverbial y, en ese orden, visitar cientos, miles o decenas de miles de ciudades proverbiales en un mapa.
El objetivo es viajar la distancia total más corta posible.
"Los enfoques inspirados en la naturaleza encontrarán buenas soluciones para aproximadamente 100 ciudades, pero no óptimas", dijo Tovey, quien también es profesor y miembro de la facultad Stewart en la Escuela de Ingeniería Industrial y de Sistemas Stewart de Georgia Tech. "Por el contrario,los mejores investigadores pueden resolver 20,000 o 50,000 ubicaciones de manera óptima con un algoritmo clásico y hacerlo realmente rápido "
Cuando las hormigas fallan y golpean
"La gente ha imitado a las hormigas para encontrar las vías óptimas a través de un sistema estático, y cuando se compara ese método con los métodos de optimización clásicos, entonces los métodos clásicos son aproximadamente 10 mil millones de veces mejores"
Pero la vida es voluble, lo que puede convertirlo en un gran maestro en ciencias e ingeniería. "Cada criatura viviente es muy buena para resolver una serie de problemas diferentes, de lo contrario se habría extinguido", dijo Tovey.
Mezcle la imprevisibilidad en un problema de ingeniería, y los algoritmos naturales que dirigen los movimientos de hormigas o abejas pueden estar mejor equipados para hacer frente que las soluciones clásicas.
"En el problema del vendedor ambulante, las ciudades no se mueven. Pero cuando persigues un objetivo en movimiento y tus datos no están completamente completos, entonces puedes tener un gran éxito imitando enjambres de insectos. Puedes obtenerControl en tiempo real sobre los datos que están literalmente sobre la marcha ", dijo Tovey.
cuando las abejas saben mejor
Eso cuenta mucho en caso de apuro. Cuando se avecina un huracán, la gente revisa sus aplicaciones meteorológicas con mucha más frecuencia a medida que la tempestad invade. Cuando el mercado de tanques, la gente vende acciones y los datos entran y salen de los servidores financieros.
"Si los patrones de demanda del usuario en la web nunca cambian, y las solicitudes a un servidor siempre se mantienen igual, todo estaría bien sin imitar a las abejas", dijo Tovey. "Pero esa noción es ridícula, como todos sabemos."
"Las abejas han evolucionado para lidiar con parches de flores que tienen características cambiantes. Un parche que es excelente para visitar a las 10 en punto de la mañana puede tener sus flores cerradas a la una en punto de la tarde, o puedeestar lloviendo "
Los algoritmos que conducen el comportamiento de la abeja hacen que los enjambres de insectos se ajusten a los flujos de oferta y demanda similares a los que se enfrentan a un servidor web. Las abejas melíferas entregaron a Tovey y sus colegas investigadores información valiosa para su algoritmo de alojamiento web.
Cuando el limo fracasa pero sorprende
Aunque los algoritmos clásicos superan a la naturaleza en situaciones simples, observar algoritmos naturales incluso en los organismos más simples puede ser impresionante. Tome el moho limo, un organismo no celular relacionado con las amebas.
"Si coloca trozos de comida cerca de él, el molde de limo se extenderá para alcanzar los grumos y conectarlos entre sí"
El molde hace conexiones muy eficientes que se adaptan bien a las diferentes constelaciones de toques de comida.
"Algunos investigadores colocaron fuentes de alimentos en lugares correspondientes a las ubicaciones de ciudades en Japón que estaban conectadas por líneas ferroviarias, y efectivamente, el molde de limo finalmente se instaló en una configuración que conectaba los lugares que coincidían casi perfectamente con la red ferroviaria que realmente conectabalas ciudades ", dijo Tovey.
Nuevamente aquí, los algoritmos clásicos hacen el trabajo mejor, pero aún así, ese limo es simplemente increíble.
A pesar de su asombro por las abejas, Tovey ha tenido que evitar conocerlo en persona y dejar el manejo de las abejas a sus colaboradores. "Yo y toda mi familia somos extremadamente alérgicos a las picaduras de abejas", dijo Tovey. "SeguimosEpiPens alrededor de la casa "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Instituto de Tecnología de Georgia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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