Andrew Adamatzky is een professor in onconventioneel computergebruik aan de Universiteit van het westen van Engeland, en tijdens zijn carrière heeft hij inderdaad een onconventionele benadering van computergebruik aangenomen. In plaats van servers en microchips gebruikt hij een slijmvorm met één cel. Het hersenloze, ogenschijnlijk onintelligente organisme ( Physarum polycephalum ) is ingezet om specifieke kleuren over te dragen tussen voedsel gekleurd met voedselkleurstof, een kleine boot door een gelmedium te verplaatsen en zelfs doolhoven op te lossen.
Zijn nieuwste project is echter misschien wel het meest onconventionele van allemaal. In de afgelopen jaren hebben hij en Andrew Ilachinski van het Center for Naval Analyzes de slijmvorm gebruikt om iets verbazingwekkend ingewikkeld te doen: ontwerpplannen voor nationale snelwegsystemen. En elke keer, binnen enkele dagen, creëerde de matrijs routes die opmerkelijk vergelijkbaar zijn met echte systemen die zijn ontworpen door menselijke ingenieurs.
De slijmschimmel blijkt specifiek te zijn ontwikkeld om één ding heel goed te doen: voedingsstoffen efficiënt van de ene naar de andere locatie transporteren. Zoals het paar onderzoekers afgelopen weekend in een New York Times verklaarde, zoekt het bosbewonende organisme naar microscopisch kleine voedende deeltjes door protoplasmatische slibbuizen te sturen en de verbindingen tussen deze voedselbronnen zo efficiënt mogelijk te houden.
Dus besloten Adamatzky, Ilachinski en een team van collega's deze mogelijkheid te gebruiken om precies te bepalen welke routes het meest logisch zouden zijn om te bouwen als men bijvoorbeeld het Amerikaanse Interstate Highway System helemaal opnieuw zou ontwerpen. Zoals gedetailleerd in een artikel dat binnenkort in het tijdschrift Complex Systems zal verschijnen, repliceerde het team de Verenigde Staten voor de mal door een agar-gelschaal in de vorm van het land bovenop een kaart te leggen en in elk een voedselbron (havermout) te plaatsen van de 20 meest bevolkte grootstedelijke gebieden. Ze herhaalden het experiment voor 13 andere geografische gebieden, waaronder Brazilië, Afrika en Duitsland, en repliceerden het meerdere keren voor elke kaart.
Na het plaatsen van de haver lieten ze de slijmvorm zich op natuurlijke wijze verspreiden vanuit de grootste stad of hoofdstad, en observeerden welke routes het de meest efficiënte manier was om de voedingsstoffen door het hele land te transporteren. Zoals weergegeven in de video hierboven (met een van de experimentele proeven voor Canada) en de afbeelding rechts (met de resultaten van een proef voor de Verenigde Staten), creëerde de slijmzwam herhaaldelijk routes die opvallend vergelijkbaar waren met de routes door tientallen jaren - en soms eeuwen - menselijke engineering.
"Physarum staat bekend om het bouwen van optimale transportnetwerken, die de afstand van cytoplasmatische overdracht minimaliseren, maar ook zoveel mogelijk bronnen van voedingsstoffen omvatten, " vertelde Adamatzky vorig jaar aan Wired . "Idealiter zouden door mensen aangelegde wegen aan dezelfde criteria moeten voldoen."
Het lijkt er inderdaad op dat het Amerikaanse Interstate Highway-systeem aan dezelfde criteria voldoet, aangezien de mal routes heeft gemaakt die overeenkomen met de meeste interstates. In bijna elke proef groeide de schimmel links die correleren met Route 95 van New York naar Boston en Route 45 van Dallas naar Houston; In de meeste proeven repliceerde de schimmel nauw de snelwegen die de grote steden in het zuidwesten beslaan (Denver, Albuquerque, Phoenix en Los Angeles) en de oostkust (Route 95 helemaal van Boston naar Jacksonville).
De ontwerpen van de matrijs correleren nog nauwer met de Belgische, Canada en Chinese snelwegsystemen, wat suggereert dat deze efficiënter zijn in termen van het minimaliseren van de reisafstand tussen bevolkingscentra en het overspannen van zoveel mogelijk dichtbevolkte gebieden.
Waarom komen de routecreaties van de schimmel en de mensheid zo goed overeen? De auteurs speculeren dat, omdat veel vroege wegen werden bepaald op basis van prehistorische menselijke voetpaden en dierenpaden, en veel moderne snelwegen op hun beurt zijn gebaseerd op deze vroege wegen, ons ontwerpproces echt niet zo anders is dan de slijmzwammen: met vallen en opstaan om de handigste paden te vinden voor reizen in de tijd.
De experimenten zijn fascinerend - en misschien een beetje eng - in de manier waarop ze aantonen dat schijnbaar onintelligente levensvormen extreem gecompliceerde taken kunnen uitvoeren. Maar ze wijzen ook op potentiële toepassingen in de echte wereld. Adamatzky probeert middelen voor probleemoplossing te bedenken die goedkoper en eenvoudiger zijn dan op silicium gebaseerde computers, en de mal is al gebruikt om een aantal mysterieuze ruimtelijke wiskundige problemen op te lossen. De matrijs vereist relatief weinig expertise of laboratoriummiddelen om te gebruiken, en het is een duurzamere computeroptie dan traditionele elektronische circuits.
Een praktische toepassing die onmiddellijk in me opkomt, is de mal gebruiken om te analyseren welke routes het meest efficiënt zijn om te bouwen voor landen die nog geen nationale snelwegsystemen hebben ontwikkeld. Ze kunnen ook worden gebruikt om op ideale wijze op een veel kleinere schaal ideale wegen te modelleren, zoals een universiteitscampus of een openbaar park.
Ongeacht waarvoor we het uiteindelijk gaan gebruiken, één ding is al duidelijk: de slijmvorm zonder hersenen is veel slimmer dan we denken.
