الگوریتم‌های پیچیده در زندگی مورچه‌های نابغه
یك مورچه به تنهایی خیلی باهوش نیست. اما كلونی‌های بزرگ مورچه‌ها، توانایی نمایش شاهكارهای پیچیده‌ای از سازماندهی را دارند و البته همه اینها به مدد الگوریتم‌های زیستی هوشمندانه است.
دبورا گوردون محققی است كه نزدیك سه دهه است زندگی خود را وقف مطالعه كلونی مورچه‌ها در صحرای آریزونا كرده است. سوژه انتخابی او یعنی مورچه‌های دروگر قرمز آن‌قدرها هم زیاد نیستند كه بتوان به‌راحتی مشاهده‌شان كرد، اما وقتی در كنار هم گرد می‌آیند، قابلیت‌های سازماندهی خارق‌العاده و هوشمندانه‌ای را از خود به نمایش می‌گذارند. گوردن كه استاد زیست‌شناسی دانشگاه استنفورد در كالیفرنیاست، می‌گوید: «هیچ مورچه‌ای نمی‌داند چه كاری انجام می‌دهد یا این‌كه حتی نمی‌تواند ارزیابی كلی از آنچه انجام می‌دهد داشته باشد. اما واقعیت این است كه مورچه‌ها در كلونی‌های انبوه، كارهای زیادی انجام می‌دهند.»
مورچه‌های دروگر، لانه‌های پیچیده‌ای چند متر زیرزمین می‌سازند. كل كلونی متشكل از ده هزار مورچه است كه لانه را برای مدت زمانی بین ۲۰ تا ۳۰سال كه در اصل طول عمر ملكه است، پابرجا نگه می‌دارند. مرگ ملكه مورچه‌ها نشان از آن دارد كه اضمحلال آرام كلونی آغاز شده است.
اما دلیل موفقیت خارق‌العاده مورچه‌ها چیست؟
تحقیقات گوردون بر این موضوع متمركز بوده كه گونه‌های مختلف مورچه، چگونه روش‌های الگوریتمی پاسخ‌دهی به تغییرات زیست محیطی را بهبود بخشیده‌اند. در حقیقت این روش‌های الگوریتمی است كه به مورچه‌ها اجازه می‌دهد میزان ذخیره آب در لانه‌شان را متعادل نگه دارند، مسیرهای رفت‌وآمد كارآمدتری بسازند و منابع غذایی جدید را پیدا كنند. گوردون می‌گوید: «از آنجا كه ما انسان‌ها وقتی شرایط متفاوتی در محیط‌زیست‌مان ایجاد می‌شود، اغلب شوكه می‌شویم و نمی‌دانیم واكنش درست دقیقا چیست، شاید این روش حساب‌شده مورچه‌ها بتواند به ما هم كمك كند و درس‌های خوبی برای سازگاری با شرایط محیطی داشته باشد.»
برای مورچه‌های دروگر مهم‌ترین الگوریتم، الگوریتمی است كه مسیرهای جست‌وجوی آنها برای غذا را تعیین می‌كند. دانه‌های علفی مهم‌ترین منبع تامین آب و غذا برای آنهاست. مورچه‌ها این دانه‌ها را ماه‌ها در داخل لانه‌شان زیر زمین مخفی می‌كنند. اما در گرمای خفقان‌آور صحرای آریزونا، صرف انرژی و آب برای پیدا كردن دانه‌های علفی واقعا كار دشواری است. این موضوعی نیست كه یك مورچه به تنهایی بتواند برای آن تصمیم بگیرد. به جای آن، مورچه‌های جست‌وجوگر به سیگنال‌هایی تكیه می‌كنند كه سایر مورچه‌هایی كه دست پر به لانه برمی‌گردند، از خود برجا می‌گذارند. این فرآیند حاصل یك كار تیمی است.
مورچه‌های دروگر با یك لایه چسبناك روغنی پوشیده شده‌اند كه بوی آن بسته به نوع كاری كه مورچه‌ها در كلونی‌شان انجام می‌دهند، با یكدیگر تفاوت دارد. وقتی یك مورچه جست‌وجوگر، غذا پیدا می‌كند، از خودش بویی تولید می‌كند و این باعث می‌شود سایر مورچه‌ها هم با سرعت به مسیری برگردند كه او رفته است. حال اگر یك مورچه جست‌وجوگر خیلی سریع و دست پر به لانه برگردد، در اصل نوعی پیام را به دیگران مخابره كرده است: «منبع غذایی كافی در نزدیكی لانه است» و در نتیجه سایرین هم دنبالش می‌روند. دكتر گوردون می‌گوید: اگر بخواهیم یافته‌های حاصل از مطالعات را به زبان ساده بیان كنیم، باید این‌طور بگوییم كه اگر یك مورچه به اصطلاح منتظر در یك بازه زمانی ۳۰ ثانیه‌ای، بوی ده مورچه جست‌وجوگر یا بیشتر از آنها را استشمام كند، آنگاه خود او هم تبدیل به یك مورچه جست‌وجوگر فعال می‌شود. مورچه‌ها باید بین داده‌هایی كه دریافت می‌كنند، سبك و سنگین كنند و ببینند سرعت دستیابی به غذا نسبت به‌سرعتی كه آب از دست می‌دهند، چقدر است و آنگاه عملكردشان را مدیریت كنند.
منبع: Wired