Mrówka inspirowane podejście do pobierania próbek matematycznej

Zwierzęta takie jak mrówki mają wyzwanie odkrywania ich otoczenie w poszukiwaniu żywności i potencjalnych miejsc do życia. Z dużą grupą osób fizycznych, jak kolonii mrówek, duża ilość czasu będzie zmarnowany, jeśli mrówki wielokrotnie badał samych pustych obszarów.

Interdyscyplinarny zespół z Uniwersytetu w Bristolu Wydziałów Inżynierii i Nauk Przyrodniczych, przewiduje się, że gatunek badaniu "mrówka rock, wykorzystuje pewną formę komunikacji chemicznej w celu uniknięcia odkrywania tej samej przestrzeni wielokrotnie.

Główny autor, dr Edmund Hunt, powiedział:

„To byłoby odwrócenie tej opowieści Jaś i Małgosia, zamiast po szlaków nawzajem, będą ich unikać w celu zbadania zbiorowo.

„Aby przetestować tę teorię, przeprowadzono eksperyment, w którym pozwolimy mrówki zbadać pustą jedną arena o jeden. W pierwszym warunkiem, że oczyszczone arenę między każdym mrówki więc nie mogli zostawić śladu swojej drodze. W drugim warunku nie mieliśmy czyste między mrówki. mrówki w drugim stanie (bez czyszczenia) wykonane lepszą eksplorację arenie, obejmowały one więcej miejsca.”

W matematyce, rozkład prawdopodobieństwa opisuje jak prawdopodobnie każdy z zestawu różnych możliwych wyników, na przykład szansa, że ​​mrówka będzie znaleźć jedzenie w określonym miejscu. W wielu ścisłych i technicznych problemów, te podziały są bardzo złożone, a oni nie mają zgrabny opis matematyczny. Zamiast tego trzeba spróbować z nim, aby uzyskać dobre przybliżenie: z chęci uniknięcia pobierania zbytnio od nieistotnych (niskie prawdopodobieństwo) części dystrybucji.

Zespół chciał się dowiedzieć, czy przyjęcie podejścia ant inspirowane by przyśpieszyć ten proces próbkowania.

„Jesteśmy przewidział, że możemy symulować podejście przyjęte przez mrówki w matematycznego problemu próbkowania, pozostawiając po sobie«negatywnego szlaku»w którym zostało już pobrane. Okazało się, że nasza metoda próbkowania mrówka inspirowane było bardziej wydajne (szybsze) niż standardową metodą, która nie pozostawia pamięć gdzie zostało już pobrane próbki,”powiedział Dr Hunt.

Odkrycia te przyczyniają się do interesującej równolegle między problemu poszukiwania konfrontowane przez mrówki i matematycznego problemu próbkowania pozyskiwania informacji. Ten równoległy może poinformować naszego fundamentalnego zrozumienia co mrówki wyewoluowały zrobić: zdobyć więcej informacji efektywnie.

„Nasza metoda próbkowania mrówka inspirowane mogą być przydatne w wielu dziedzinach, takich jak biologii obliczeniowej, do przyspieszenia analizy złożonych problemów. Opisując zbiorowych zachowań mrówek w kategoriach informacyjnych, ale także pozwala nam oszacować jak pomocne są różne aspekty ich zachowania do ich sukcesu. na przykład, o ile lepiej robić je wykonać, gdy ich feromony nie są czyszczone z dala. To może pozwolić nam na tworzenie prognoz, o których mechanizmy behawioralne są najbardziej prawdopodobne, aby być faworyzowany przez dobór naturalny.”

źródło University of Bristol. "An ant-inspired approach to mathematical sampling." ScienceDaily. ScienceDaily, 19 June 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/06/200619094203.htm>.