Scisne?

Плесневый гриб сам воспроизвёл оптимальную карту токийской железной дороги

Комментарии: 0
Один из вариантов сети грибка и сравнение её графики (справа ввверху) со схемой железных дорог (справа внизу) (фото Science/AAAS).
Один из вариантов сети грибка и сравнение её графики (справа ввверху) со схемой железных дорог (справа внизу) (фото Science/AAAS).

Выращенный на карте окрестностей Токио слизевик вида Physarum polycephalum самостоятельно организовался в сеть, поразительно сходную с сетью железных дорог в этом районе. Способность миксомицета без всякой математики оптимально распределять связи между важными точками, по мнению учёных, открывает путь к неожиданному способу проектирования транспортных систем.

Слизевики часто встречаются внутри гнилой древесины. Когда грибы обнаруживают бактерии или споры, они выбрасывают жгутики протоплазмы, переваривая добычу. Слизевики растут, трансформируясь в эффективную сеть тонких трубок, расширяющуюся в сторону с большим количеством питательных веществ.

Ещё в 2000 году исследователь Тосиюки Накагаки (Toshiyuki Nakagaki) и его коллеги из университета Хоккайдо (Hokkaido University) экспериментально показали, что Physarum polycephalum умеет находить кратчайший выход из лабиринта, за что в 2008 году команда японцев получила Игнобелевскую премию по когнитологии.

Но теперь международная группа исследователей, в которую входил всё тот же Накагаки плюс его коллеги из университетов Хоккайдо, Оксфорда (University of Oxford) и Хиросимы (Hiroshima University), решила выяснить, помогут ли «интеллектуальные способности» слизевику найти верное решение в ситуации, когда требуется сбалансированно распределить усилия между несколькими целями.

Такая комбинаторная задача, по мнению авторов эксперимента, сходна с проектированием сети железных дорог. Соединение каждой точки со всеми остальными слишком расточительно, хотя для пассажиров оно означает кратчайшее путешествие в любой другой. Выстраивание же прямых связок между крупными пунктами зачастую означает большие «крюки» при поездках между второстепенными станциями. Нужен компромисс. А сравнить его можно с решением, которое уже было найдено людьми.

Один из вариантов сети грибка и сравнение её графики (справа ввверху) со схемой железных дорог (справа внизу) (фото Science/AAAS).
Слизевик на старте, через 5, 11 и 26 часов (фото Science/AAAS).

Потому японцы и британцы взяли подложку из агара и разложили на ней кусочки овсяных хлопьев (лакомство для слизевика) так, чтобы те представляли собой точную карту городов, лежащих вокруг японской столицы. Слизевик поместили в центр — он играл роль самого Токио. Через 26 часов организм соединил трубками все вкусные «города», причём рациональным способом. Опыт повторили несколько раз, и в очень многих случаях карта выростов слизевика неплохо совпадала с картой железнодорожных линий вокруг Токио.

Авторы исследования считают, что если выстроить компьютерную модель поведения данного организма, она поможет в дальнейшем находить оптимальные решения при проектировании транспортных сетей. Детали этого забавного опыта можно найти в статье в журнале Science.
Комментарии: 0