האמבות של פרופ' אדמצקי משחזרות בקירוב את מפת הכבישים המהירים של קנדה.
תמונה: Adamatzky A. – Akl S. Trans-Canada
כדי למצוא את המסלולים הקצרים ביותר בין הערים הגדולות בקנדה, פרופ' אדנרו אדמצקי מאוניברסיטת מערב אנגליה חשב על רעיון מפתיע. הוא לקח מפה של קנדה באורך 12 סנטימטר ועל כל עיר גדולה הניח פתית של שיבולת שועל. על טורונטו, העיר הגדולה במדינה, הוא הניח גם Physarum polycephalum – יצור פרימיטיבי למדי דמוי פטריה המורכב מאמבות רבות המחוברות בתא יחיד משולב.
האמבות של אדמצקי יצאו במהרה לחפש מזון בסביבה החדשה שלהן. הן התפשטו על פני המפה כשהן שולחות צינוריות דקיקות וקצרות לכל עבר. מרגע שצינורית כזו איתרה פתית של שיבולת שועל, האמבות דאגו להקיף אותו מכל הכיוונים והחלו לאכול ממנו. בשלב הבא, לאחר שהן התפשטו לכל הפתיתים וכיסו למעשה את כל המפה ברשת סבוכה של צינוריות קצרות, הן החלו להתכנס למבנה יעיל יותר. הן נסוגו בהדרגה מצינוריות מיותרות או לא יעילות, עד שבסופו של דבר כל מה שנשאר הן רק צינוריות ספורות שחיברו בין מקורות המזון ברשת קצרה במיוחד, כמעט באורך הצנרת הקצרה ביותר שמאפשרת לחבר בין כל הפתיתים. מנקודת המבט של האמבות, הרשת הקצרה והיעילה עזרה לחסוך במשאבי אנרגיה, כשהיא מאפשרת להן לשנע חומרים בכל רחבי גופן המלוכד, תוך הפעלת מינימום מאמץ.
כיוון שהפתיתים הונחו על הערים הגדולות, רשת הצינוריות גישרה לכאורה בין הערים הקנדיות השונות. הודות ליעילות הרבה של הרשת, הן חיברו בין "הערים" במסלולים שהם כמעט הקצרים ביותר, ובכך שיחזרו בקירוב את מפת הכבישים המהירים של קנדה.
דוגמה מוקטנת לחידת מגדלי האנוי שהאמבות הצליחו לפתור בצורה יעילה למדי
אמבות שפותרות מבוכים
פרופ' טושיוקי נקאגאקי היפני היה הראשון שהציע לנצל את כישורי האמבות הפרימיטיביות האלו למשימות חישוב מפתיעות במורכבותן, משימות הדומות לעתים לאלה שאתן מתמודדים המחשבים שלנו. ב-2001 הוא הדגים כיצד הן מצליחות לפתור מבוך כשהן מוצאות בו את המסלול הקצר ביותר בין שני פתיתי שיבולת שועל שהונחו בשני פתחיו. ב-2010 פרופ' נקאגאקי גם הראה כיצד האמבות האלו מסוגלות לשחזר את מפת הרכבות בסביבת העיר טוקיו, בדומה לאופן שבו האמבות של פרופ' אדמצקי שיחזרו מאוחר יותר את מפת הכבישים של קנדה. שני המחקרים האלו זיכו את פרופ' נאקאגקי פעמיים בכבוד המפוקפק של קבלת פרס "איג-נובל" (Ig Nobel), סאטירה על פרסי הנובל שמחולקת מדי שנה "במטרה להוקיר הישגים מדעיים שראשית גורמים לאנשים לצחוק, ואחר כך גורמים להם לחשוב".
ואכן, גם מחקריו של נקאגאקי הצליחו עם הזמן לגרום לכמה חוקרים לחשוב ו"לצאת מהקופסה". כיום כבר רבים בוחנים את האפשרויות החישוביות שמציעות האמבות האלו, ומדי פעם אפילו נערכים כנסים המתמקדים בפוטנציאל החישוב הטמון בהן.
מציאת המסלול הקצר ביותר מהווה גם כיום אתגר מסוים לאלגוריתמים המשמשים את המחשבים שלנו, העובדים באופן סדרתי שלב אחרי שלב. נדרשות פעילויות חישוב רבות יחסית כדי לפתור אותן, בעיקר כשמדובר במבוכים גדולים ומורכבים. אבל האמבות האלו, המתפשטות בתחילת החישוב לכל עבר, מתפקדות לדברי פרופ' אדמצקי "כמחשבים מקביליים מאסיביים", כשהן מעבדות את המידע בערוצים רבים בו זמנית, וכך מצליחות לפתור את הבעיות ביעילות רבה יותר.
מאז שנקאגאקי פרסם לראשונה את הממצאים המפתיעים שלו, חוקרים רבים בחנו ממגוון היבטים כיצד נוכל להיעזר באמבות האלו כדי לייעל את המחשבים שלנו. לפני כחודשיים אפילו פורסם מחקר המדגים כיצד נוכל ליישם בעזרתם שערים לוגיים – יחידות עיבוד המידע המבצעות את החישובים בלבו של כל מחשב. מספר חוקרים בעולם בוחנים כיום האם יתאפשר לשלב את האמבות האלו במחשבי העתיד. אבל האם האמבות האלו באמת יצליחו לעבור את שלב המדע הבדיוני ולהצעיד את עולם המחשוב שלנו קדימה?
עוד בהמשך הכתבה:
- מה קורה כשמכניסים אמבות לתוך רובוטים?
- כמה אנחנו קרובים לפיתוח שבבי מחשב עם אמבות?