Bio-inspirowane sieci i komputery zdolne do samoorganizacji i nauki

Bio-inspirowane sieci i komputery zdolne do samoorganizacji i nauki

Potężne komputery zbudowane z rozproszonych modułów, samoorganizujące się sieci i obliczenia inspirowane systemami biologicznymi to zagadnienia, które połączył jeden wspólny projekt PERPLEXUS prowadzony w Europie.

Badacze europejscy opracowali innowacyjną platformę komputerową. U jej podstaw leżą małe moduły zbudowane w oparciu o układy zdolne do nauki. Samokonfigurująca się sieć bezprzewodowa łączy je, umożliwiając pracę w spójnej grupie.

Dzięki zdolności ewolucji i dostosowania do nowych zadań i otoczenia, takie systemy opisywane są jako „bio-inspirowane”. Świetnie nadają się one do budowy modeli matematycznych zaawansowanych zagadnień, jak budowa mózgu, modele rynków zbytu i całej gamy innych. Już dziś naukowcy w takich problemach wykorzystują zdolne do nauki sieci neuronowe. Symulacje z wykorzystaniem takich sieci byłyby znacznie szybsze, gdyby instrukcje były zapisywane bezpośrednio w układach scalonych, a nie w oprogramowaniu. Oznaczałoby to jednak uniemożliwienie nauki. Chipy, które uczą się fizycznie zmieniając swoją konfigurację są zatem rozwiązaniem lepszym.

Duże ilości komputerów pracujących równolegle nad rozwiązaniem skomplikowanych problemów to także nie nowa idea. Takie sieci nie są jednak elastyczne, ponieważ komputery muszą być indywidualnie skonfigurowane i wyposażone w oprogramowanie do wykonania konkretnego zadania. W ramach projektu PERPLEXUS powstaną sieci samoorganizujące, zdolne do dostosowania się do aktualnego zadania. Takie sieci mogłyby doprowadzić do powstania „wszechobecnych obliczeń” przez tworzenie połączeń z dowolnymi urządzeniami bezprzewodowymi w zasięgu: komputerami, smart-phone’ami, robotami, czy nawet elektronicznymi zabawkami.

Efektem prac naukowców są moduły nazwane ubidule (od ang. ubiquitous – wszechobecny i module – moduł). To moduły rozmiarem przypominające urządzenie PDA. Ubidule potrafią pozyskiwać informacje z otoczenia, dzielić się nimi bezprzewodowo i adaptować swoje zachowanie do panujących warunków. Na przykład w większej sieci niektóre ubidule mogą ewoluować do specjalizacji w określonym zadaniu, które następnie inne ubidule zlecają tym wyspecjalizowanym. U podstaw budowy modułu ubidule leży procesor ubichip, złożony z dużej ilości prostych jednostek obliczeniowych – komórek. Zależnie od zadania, połączenia między komórkami mogą być tworzone lub zrywane. Dotychczas było to możliwe tylko w układach programowanych zewnętrznie, ubichip natomiast potrafi sam dostosować ten układ połączeń.

Do testów naukowcy wykorzystali między innymi zespół małych, ale wyszukanych robotów mobilnych. Każdy z nich został wyposażony w kolorową lampkę i kamerę wideo do śledzenia innych robotów. Zadaniem robotów było odnalezienie określonego miejsca. Gdy pierwsze urządzenia nauczyły się sygnalizować znalezisko zmianą koloru lampki, inne zaczęły kopiować to zachowanie.

Rezultatem był gradient kolorów lampek, który prowadził inne roboty coraz bliżej celu. Jak twierdzi Andrés Pérez-Uribe, rzecznik projektu, technika ta jest obiecująca, szczególnie w przypadkach, gdy nawigacja na podstawie określonych współrzędnych lub GPS jest niemożliwa.

Wśród członków projektu PERPLEXUS dominują ośrodki akademickie ze Szwajcarii, Francji, Polski i Hiszpanii.

(bj)