Наука Ученые превратили слизевика в компьютер

[Stixar]

В 2000-х японский ученый Масаси Аоно заинтересовался слизевиками. У этих организмов нет мозга, тем не менее они могут очень эффективно проходить лабиринты, разрастаясь в сторону еды и избегая света.

Аоно решил проверить, сможет ли слизевик решать задачу коммивояжера - поиск кратчайшего маршрута через несколько городов, где каждый нужно посетить один раз и вернуться обратно. Чем больше городов, тем стремительнее растет число вариантов.

Слизевика помещали на чип с каналами, которые обозначали города и порядок их посещения. Когда организм затекал в «неправильный» канал, компьютер светил туда лучом, и слизевик отступал. В итоге его форма совпадала с оптимальным маршрутом.

В 2018 году группа Аоно показала, что слизевик решает задачу коммивояжера на восьми городах за линейное время. Тогда же исследователи переложили логику его поведения в код - так появился алгоритм AmoebaTSP.

Использовать живой организм в реальных устройствах невозможно: его нужно кормить, он может заболеть или уползти, а на одно решение уходят часы. В 2020-м группа Сэйи Касаи из Университета Хоккайдо вместе с Аоно представила «электронную амебу» - аналоговый чип, где ток распределяется по тем же законам, что и биомасса слизевика.

Теперь исследователи из Университета Васэда сделали следующий шаг. Они взяли модель Аоно и упростили ее, убрав закон сохранения объема. Живой слизевик ограничен: если один отросток увеличивается, другой уменьшается. В электронике такое глобальное ограничение мешало масштабированию. Теперь элементы чипа потенциально могут работать автономно, что открывает путь к созданию фотонных и спиновых процессоров.

В тестах обновленная модель находила решения за меньшее число попыток, чем оригинал, и справлялась с задачей коммивояжера на 180 городах.

«Такой децентрализованный способ обработки информации может оказаться ценным для ИИ и крупномасштабной оптимизации, где обычные компьютеры потребляют значительную мощность», - отметил профессор Университета Васэда Масахито Мотидзуки.