黏菌比超级计算机更聪明?

2023-02-26 08:10:34 来源:网络

参考消息网2月25日报道 据日本《每日新闻》2月23日报道,“黏菌”虽然被人们称为“菌”,但其实它非动物非植物也非菌类,而是一种单细胞生物。它通过缓慢蠕动获取食物,不断成长、聚合,有时也会分裂。它生活在落叶和枯木表面,形似变形虫,拥有一些令人吃惊的“超能力”。

北海道大学电子科学研究所教授中垣俊之凭借对黏菌的研究,极为罕见地于2008年和2010年两度获得“搞笑诺贝尔奖”。他研究的是黏菌的智力。

在2008年的研究中,中垣俊之将食物放在迷宫的入口和出口,结果发现黏菌无需借助外力,自己就可以找到走出迷宫的最短路线。该研究结果被发表在英国《自然》周刊上。2010年,他找来日本地图,在大城市的位置放上食物,通过控制光的强弱来模拟山川河流,结果发现黏菌的移动路线与现实中的铁路网十分接近。美国《科学》周刊刊登了此项研究结果。

黏菌这种看起来很简单的生物是否也有智力?这是中垣想要弄清楚的问题。他说:“智力并非人类独有。如果能证明各种生物也有智力,人类对一些事物的看法可能会发生改变。”

黏菌正在被用于开发最尖端的技术,其中之一就是黏菌计算机。

经典的“旅行商问题”(要求商人必须在确保造访每座城市一次的基础上,选取最短路线返回出发点)尽管看起来不难解决,但如果增加城市数量,可选取的路线数就会暴增。此时如果使用笨办法,就要找出所有路线并加以比较。

如果商人只去4座城市,计算起来似乎并不难。但如果城市数量达到32座的话,即使是日本最快的“富岳”超级计算机也要算上3亿年左右。

而黏菌可以“自主分散式”运动。为了应对环境变化,它的身体各部分能够同时伸缩。尽管运动方式看似无序,但黏菌为了避开它不喜欢的光并获取更多食物,可以自主运动以实现利益最大化。它能够走出迷宫、沿铁路网移动也是拜此能力所赐。

日本阿米巴能源公司创始人青野真士发现,利用黏菌的特性可以高效解决“旅行商问题”。他在容器里设置多条呈放射状分布的暗沟,然后将黏菌放入容器中,使其可以沿着暗沟延伸“足迹”。如果不去管它,黏菌最终会布满所有暗沟。但一旦遇到光,它就会回缩。改变光照位置后可以发现,黏菌总会尽量避开光,变成对自己最有利的形状。

可以将容器中的暗沟视作城市间的路线。只要按照“旅行商问题”的要求调整光照,就可以借助黏菌的智力获得答案。

在实验中,即使增加城市数量,黏菌花费的时间也不会增加太多。

为了将此成果投入实际应用,研发人员用电子模仿黏菌的运动轨迹,以开发速度更快的计算机,并计划几年后进入实证实验阶段。未来还有可能将此成果转化为手机芯片。

构建高效物流网、调度自动驾驶车辆等情景都是“旅行商问题”在实际生活中的应用。具备超强计算能力的量子计算机也在挑战这一问题。青野真士说:“黏菌将和量子计算机展开较量。”

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