Algoritmi di Internet rivelati: proprio come le formiche

Gli ingegneri a volte si rivolgono alla natura per trovare ispirazione. Il professor Saket Navlakha del Cold Spring Harbor Laboratory e il ricercatore Jonathan Suen hanno scoperto che gli algoritmi di regolazione, lo stesso processo di controllo del feedback mediante il quale Internet ottimizza il traffico dati, sono utilizzati da diversi sistemi naturali per rilevare e stabilizzare il comportamento, comprese colonie di formiche, cellule e neuroni.       

Gli ingegneri di Internet instradano i dati in tutto il mondo in piccoli pacchetti, che sono analoghi alle formiche. Come spiega Navlakha:

"L'obiettivo di questo lavoro era riunire le idee dell'apprendimento automatico e della progettazione di Internet e metterle in relazione con il modo in cui le colonie di formiche si nutrono".

Lo stesso algoritmo utilizzato dagli ingegneri di Internet viene utilizzato dalle formiche quando cercano cibo. All'inizio, la colonia può inviare una singola formica. Quando la formica ritorna, fornisce informazioni su quanto cibo ha ricevuto e quanto tempo ci è voluto per ottenerlo. La colonia avrebbe quindi inviato due formiche. Se tornano con del cibo, la colonia può inviarne tre, poi quattro, cinque e così via. Ma se vengono inviate dieci formiche e la maggior parte non ritorna, la colonia non riduce il numero che invia a nove. Invece, riduce il numero di una grande quantità, un multiplo (diciamo la metà) di quello che ha inviato prima: solo cinque formiche. In altre parole, il numero di formiche aumenta lentamente quando i segnali sono positivi, ma si riduce drasticamente quando le informazioni sono negative. Navlakha e Suen notano che il sistema funziona anche se le singole formiche si perdono ed è parallelo a un particolare tipo di "algoritmo additivo-aumento/moltiplicativo-diminuzione" utilizzato su Internet.

Suen pensa che le formiche potrebbero ispirare nuovi modi per proteggere i sistemi informatici da hacker o attacchi informatici. Gli ingegneri potrebbero emulare il modo in cui la natura resiste a una serie di minacce alla salute e alla vitalità. Suen spiega:

“La natura ha dimostrato di essere incredibilmente robusta in molti aspetti, rispondendo agli ambienti che cambiano. Nella sicurezza informatica [tuttavia] scopriamo che molti dei nostri sistemi possono essere manomessi, possono essere facilmente violati e semplicemente non sono robusti. Vogliamo guardare alla natura, che sopravvive a tutti i tipi di disastri naturali”.

Mentre Suen prevede di applicare gli algoritmi della natura ai programmi di ingegneria, Navlakha vorrebbe vedere se le soluzioni ingegneristiche potrebbero offrire approcci alternativi alla comprensione della regolazione genica e del controllo del feedback immunitario. Navlakha spera che "strategie di successo in un regno possano portare a miglioramenti nell'altro".