黏菌驗證東京鐵路網路的效率

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東京通勤鐵路設計師和黏菌多頭絨泡菌有什麼共同之處?兩者將構建驚人相似的網路。

一個日本研究團隊發現,如果他們將食物碎片(燕麥片)放置在中心Physarum周圍,位置與東京周圍36個外圍城市相同,那麼黏菌會建立一個連線食物來源的網路,看起來很像現有的鐵路系統。當在實驗平面上引入類似的“地形障礙”時,這些連線甚至更加相似。


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巧合嗎?完全不是,該研究的作者得出結論,該研究由札幌北海道大學電子科學研究所的Atsushi Tero領導。

像構建網路的人類一樣,該生物體對節省成本同時最大化效用感興趣。事實上,研究人員寫道,這種黏糊糊的單細胞變形蟲可以“在迷宮中找到最短路徑,或以高效的方式連線不同的食物來源陣列,總長度短,但食物來源對之間的平均最小距離短,對意外斷開具有高度的容錯能力”——所有這些都沒有“集中控制或明確的全域性資訊”的好處。換句話說,它可以構建高效的連線網路,而無需規劃委員會的幫助。

這項實驗遠非一次性的生物學奇觀,它促使研究人員為他們的自適應網路構建模型開發了一種數學演算法,該演算法可以應用於其他微生物學問題以及宏觀技術問題。

德國馬格德堡奧托·馮·格里克大學馬格德堡系統生物學中心的Wolfgang Marwan在一篇評論文章中寫道:“像黏菌多頭絨泡菌中自然發生的自組織、自最佳化和自修復能力,可能是行動通訊網路等技術系統或動態連線的計算裝置網路所需的。連線的計算裝置網路,”這篇評論文章與該研究一同發表,兩者都將刊登在1月22日出版的Science雜誌上。

Marwan稱該數學模型“非常有用”。他補充說:“它定量地模擬了僅憑口頭描述既不能捕捉也不能量化的現象。” 都登上黏菌快車吧。 

黏菌在食物來源中構建網路26小時後的影像(黃色“東京”是黏菌中心,白點是放置在附近城市相同位置的食物),與現有鐵路線非常相似,由Science/AAAS提供

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