Ученые обнаружили муравьиный интернет

Биологи и специалисты в области вычислительных систем из Стэнфорда, обнаружили, что поведение муравьев-жнецов, которые добывают продовольствие, схоже с протоколами, контролирующими траффик в Интернет. На первый взгляд, между муравьями и Интернетом нет ничего общего. Но Стэнфордские исследователи выяснили, что муравьи-жнецы решают вопрос о количестве высылаемых на поиски еды рабочих, примерно так же, как Интернет-протоколы определяют ширину канала передачи данных. Исследователи назвали этот феномен "Антернет" (от англ. ant - муравей).

Протокол управления передачей или TCP - это алгоритм, который контролирует доставку информации в Интернет. При передаче данных из источника А к адресату В, файл разбивается на пакеты. Когда В получает очередной пакет, то отсылает подтверждение к А, что пакет доставлен.

Этот механизм обратной связи, позволяет TCP избегать информационных заторов: если подтверждение возвращается медленней, чем было доставлено, то это служит индикатором малой ширины канала и источник замедляет скорость пересылки данных. Если подтверждения приходят быстро, то источник увеличивает скорость пересылки. Этот процесс позволяет определить пропускную способность получателя и оптимизировать в соответствии с ней скорость передачи.

Оказалось, что Бородатые муравьи-жнецы (Pogonomyrmex barbatus) ведут себя так же при поиске пищи. Ученые выяснили, что количество высылаемых на поиски еды отдельных рабочих, коррелирует с количеством доступной еды. Муравьи не возвращаются в муравейник до тех пор, пока не найдут еду. Если зерен много, то рабочие возвращаются быстрее и количество высылаемых за едой муравьев увеличивается. Но если муравьи начинают возвращаться медленней, то количество высылаемых рабочих уменьшается или даже сводится до нуля.

Компьютерный эксперт из Стэнфорда, Баладжи Прабхакар, написал алгоритм, который прогнозирует поведение муравьев в зависимости от количества доступной еды (ширины канала). Оказалось, что этот схожий с TCP алгоритм, почти зеркально отображал поведение муравьев в ходе экспериментов.

Помимо этого выяснилось, что поведение муравьев совпадает еще с двумя фазами TCP. Первая - Фаза экспоненциального роста или Медленный старт, когда источник увеличивает количество отсылаемых байтов до тех пор, пока получает ответ. Другой протокол, под названием тайм-аут, вступает в силу при помехах или обрывах связи, и прерывает отсылку пакетов. Аналогично, когда рабочие не возвращаются в муравейник дольше 20 минут, то следующая партия рабочих не отсылается. По мнению ученых, дальнейшие исследования колоний муравьев, могут позволить усовершенствовать наши сетевые технологии.

Как рассказала биолог Дэбора Гордон, существует 11 000 видов муравьев, живущих в самых разнообразных условиях и сталкивающихся со всеми существующими экологическими проблемами. "Муравьи эволюционно обучились решать такие проблемы, которые мы могли не учесть, что может пригодиться в компьютерных системах".

"Алгоритмы муравьев оттачиваются до самых простых, распределенных и масштабируемых - те качества, которые требуются в наших распределенных системах", - сказала она. "Я считаю, что по мере изучения поведения муравьев, мы будем делать полезные находки для внедрения в сетевые алгоритмы".

Оригинал (на англ. языке): Engineering.stanford.edu