Pomruki szpaków tworzą się, gdy światło dzienne zanika nad ich miejscami noclegowymi. Shutterstock/Albert Beukhof

Słowo rój często ma negatywne konotacje – pomyśl o biblijnej pladze szarańczy lub ulicach handlowych pełnych kupujących w ostatniej chwili podczas świątecznej gorączki. Jednak rojenie jest niezbędne do przetrwania wielu zbiorowisk zwierząt. A teraz badania nad rojeniem mogą zmienić sytuację także u ludzi.

Pszczoły roją się, by zrobić swoje poszukiwania nowych kolonii bardziej efektywny. Stada szpaków wykorzystują olśniewające pomruki, aby uniknąć i zmylić drapieżników. To tylko dwa przykłady z natury, ale roje można zobaczyć w prawie każdym zakątku królestwa zwierząt.

Badania matematyków, biologów i socjologów pomagają nam zrozumieć rój i wykorzystać jego moc. Jest już używany do kontrola tłumu, zarządzanie ruchem i zrozumieć rozprzestrzenianie się chorób zakaźnych. Niedawno zaczyna kształtować sposób, w jaki wykorzystujemy dane w opiece zdrowotnej, obsługujemy drony w konfliktach zbrojnych i jest wykorzystywana do pokonywania niemal niemożliwych do pokonania kursów bukmacherskich w wydarzeniach sportowych.

Rój to system, który jest większy niż suma jego części. Tak jak wiele neuronów tworzy mózg zdolny do myślenia, zapamiętywania i emocji, grupy zwierząt mogą działać zgodnie, tworząc „supermózg”, wykazujący bardzo złożone zachowanie, niespotykane u pojedynczych zwierząt.

Ekspert od sztucznego życia, Craig Reynolds, zrewolucjonizował badania rojów w 1986 roku, publikując Model Boida Symulacja komputerowa. Model Boids rozkłada rój na prosty zestaw reguł.

Boidy (bird-oidy) w symulacji, podobnie jak awatary lub postacie w grze wideo, otrzymują polecenie poruszania się w tym samym kierunku, co ich sąsiedzi, poruszania się w kierunku średniej pozycji swoich sąsiadów i unikania kolizji z innymi boidami.

Symulacje boidów są uderzająco dokładne w porównaniu z prawdziwymi rojami.

Model Boidsa sugeruje, że rój nie potrzebuje przywódców do koordynowania zachowań – takich jak piesi w centrum miasta, a nie wycieczka z przewodnikiem po muzeum. Złożone zachowanie, które obserwujemy w rojach, wynika z interakcji między jednostkami, które równolegle przestrzegają tych samych prostych zasad. W języku fizyki zjawisko to nosi nazwę powstanie.

Umysł roju

W 2016 roku amerykańska firma technologiczna Jednogłośna sztuczna inteligencja użył mocy inteligencji roju wygrać zakład Kentucky Derby „superfecta”., z powodzeniem przewidując pierwsze, drugie, trzecie i czwarte miejsce jeźdźców w słynnym amerykańskim wyścigu konnym.

Eksperci branżowi i konwencjonalne algorytmy uczenia maszynowego dokonał wielu błędnych prognoz. Jednak amatorscy entuzjaści wyścigów zrekrutowani przez jednomyślną sztuczną inteligencję połączyli swoją wiedzę, aby pokonać Szanse 541/1.

 Pełni nadziei gracze obstawiają co roku miliony dolarów na Kentucky Derby. Shutterstock / Cheryl Ann Quigley

Sukces ochotników polegał na sposobie generowania ich przewidywań. Wolontariusze zamiast głosować na jeźdźców i agregować ich wybory Platforma inteligencji roju firmy Unanimous AI wziąć udział w cyfrowym przeciąganiu liny w czasie rzeczywistym, inspirowanym rojami ptaków i pszczół.

Wszyscy ochotnicy jednocześnie pociągnęli za pokrętło w kierunku swoich wyborów. To pozwoliło ludziom zmienić swoje preferencje w odpowiedzi na działania innych (na przykład osoba mogła przestawić się na przyciąganie do swojego drugiego wyboru, B, zamiast pierwszego wyboru, C, jeśli zobaczyła, że ​​​​A i B są wyraźnymi faworytami ).

Wzajemne reagowanie w czasie rzeczywistym pozwoliło ochotnikom z Jednomyślnej Sztucznej Inteligencji na wspólne osiąganie lepszych wyników osoby dobrze poinformowane.

Co więcej, gdyby o kolejności decydowały najczęstsze indywidualne wybory ochotników, tylko wybór Zwycięzca 2016 i ulubieniec bukmacherów, Nyquist, zostałby umieszczony prawidłowo.

Problemy zdrowotne

Podobne technologie roju cieszą się również coraz większym zainteresowaniem opieki zdrowotnej sektor, gdzie mówić o rewolucji AI podpowiada rosnące obawy dotyczące prywatności pacjentów.

Jako poleganie na techniki oparte na danych w opiece zdrowotnej rośnie, podobnie jak zapotrzebowanie na obszerne zbiory danych pacjentów. Jednym ze sposobów spełnienia tych wymagań jest gromadzą informacje między instytucjami, aw niektórych przypadkach między krajami.

Przekazywanie danych pacjentów jest jednak często obwarowane rygorystyczne przepisy o ochronie danych. Rozwiązaniem tego problemu jest wykorzystanie wyłącznie danych wewnętrznych, choć często odbywa się to kosztem dokładności diagnostycznej.

Alternatywą jest rój. Naukowcy uważają, że inteligencja roju może zachować dokładność diagnostyczną bez konieczności wymiany surowych danych między instytucjami.

Badania wstępne wykazały, że zdecentralizowane przechowywanie danych w sieci współpracujących ze sobą węzłów może przynieść instytucjom korzyści wynikające ze wspólnej wiedzy. Oznacza to, że nie ma centralnego węzła koordynującego przepływ informacji, a instytucje nie mają wzajemnego dostępu do prywatnych danych pacjentów.

Scentralizowane uczenie maszynowe wykorzystuje dane przesłane do udostępnionego centrum, w którym odbywa się uczenie maszynowe z wykorzystaniem wszystkich dostępnych danych. W systemach zdecentralizowanych każda instytucja oddzielnie przechowuje swoje dane we własnym węźle. Uczenie maszynowe odbywa się lokalnie w każdym węźle (wykorzystując tylko dane wewnętrzne), ale wyniki uczenia maszynowego są współużytkowane przez sieć z korzyścią dla wszystkich węzłów. Ten proces zapewnia, że ​​surowe dane pacjentów nie są wymieniane między instytucjami, co pozwala zachować prywatność pacjentów.
Roje dronów mogą wkrótce zaludnić pole bitwy. Fotografia Shutterstock / Andy Dean

Roje i wojny

Technologia dronów jest coraz częściej wykorzystywana w walce na pierwszej linii, w ostatnim czasie przede wszystkim przez Siły ukraińskie trwający konflikt rosyjsko-ukraiński. Jednak w obecnym stanie wymaga tego konwencjonalna technologia dronów superwizja indywidualna.

Bieżące badania obronne ma na celu ułatwienie komunikacji między dronami, umożliwiając jednemu kontrolerowi obsługę rojów dronów. Rozwój takiej technologii obiecuje znaczną poprawę skalowalność, rekonesans i uderzający możliwości dronów bojowych poprzez umożliwienie ciągłego przekazywania informacji w ramach grup dronów.

Gdy badania zagłębiają się w rój, odkrywamy świat, w którym wspólne działanie tworzy złożoność, zdolność adaptacji i wydajność. Wraz z rozwojem technologii rola inteligencji roju będzie rosła, przeplatając nasz świat z fascynującą dynamiką rojów.

O autorze

Samuel Johnson, DPhil Kandydat z biologii matematycznej, University of Oxford

Artykuł został opublikowany ponownie Konwersacje na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł.