Это цитата сообщения Ермоловская_Татьяна Оригинальное сообщение

Принцип саранчи

По траектории, начертанной «общим разумом», в многочисленной стае с громким стрекотом двигается каждый кузнечик. Способность насекомых к организованным действиям активно изучают нейроинформатики и военные. Принцип саранчи ученые намерены использовать для создания самообучающихся телекоммуникационных систем, а диверсанты – для выработки особой тактики ведения боя. Саранча оставляет за собой лишь пустоту, чему же научится человечество, используя в своей деятельности законы, по которым живут зеленые кузнечики с большими челюстями?
[697x461]
«Бич Божий»
Целые тучи из миллиардов насекомых, собравшись в огромные стаи, затмевают солнце, съедают по пути всю растительность, оставляя позади обреченную страну, пустыню, горе. Молва о саранче среди всех народов всех времен была очень недобрая: «бич Божий», «кара небесная»... Библия доносит до нас весть о древней напасти; в памяти поколений отпечатались голодные годы после нашествий этого вредителя, который, как замечено, массово размножается каждые 11 лет.

В мае благоприятного года на территории очага отрождается до 2 тысяч личинок на 1 квадратный метр. Интенсивно питаясь, они с утра до вечера сплошным ковром неутомимо, не толкаясь, со всей доступной насекомым скоростью ползут в одном направлении: сначала едва-едва, затем быстрее (5-7 метров/мин), затем начинают прыгать (10-15 метров/мин). Во время движения они берут любые препятствия; известно, что личинки саранчи «форсировали» такие большие реки, как Кума и Сырдарья. Растут они быстро, за 35-40 дней окрыляются и образуют стаю («рой», «кулигу»), летящую со скоростью 10-15 км/ч. В тихую погоду они медленно летят низко над землей, при этом шелест миллионов крыльев и скрежетание прожорливых челюстей производят странный шум, сравнимый с шумом сильного града. При виде зелени стая садится и снова взлетает, оставляя позади серую, как выжженную, местность. Преодолевая за день 80-120 км, саранча может распространяться на большие расстояния.

Прообраз абсолютного контроля
То, что для многих людей является катастрофой, чрезвычайно интересует нейроинформатиков – специалистов, занимающихся созданием искусственного интеллекта. Как десяток-другой беспорядочно прыгающих насекомых с ничтожным уровнем разума становится опасной, координированно действующей массой со сложным поведением? С помощью новых знаний о возникновении и самоуправлении стай насекомых ученые надеются совершить прорыв в области создания телекоммуникационных систем наблюдения и контроля. Там ведь речь тоже идет о том, чтобы из простых компонентов создать целостную систему, которая в конечном итоге (в идеале) сможет сама себя организовывать.


Почему эти попрыгунчики, живущие в природе порознь, вдруг объединяются в стаи, все еще неясно, несмотря на многовековой опыт общения с ними. К настоящему моменту удалось выявить математическую схему группирования насекомых. Чтобы проанализировать, как движется саранча, и почему она начинает лететь синхронно, исследователи Джером Бул и Стивен Симпсон из Сиднейского университета помещали различное количество насекомых в кольцевую камеру диаметром 80 см: «Мы увидели, что групповая динамика стаи изменяется скачком, когда количество особей достигает критической величины». Как только их становится более 20 штук на 1 кв. метр, они начинают вести себя, как сговорившись: движутся в одном направлении, одновременно поворачивают, одновременно останавливаются. Ученые отметили, что в опыте характер движения вполне похож на полет саранчи в реальных условиях, когда ее плотность достигает еще больших значений – до 50 на кв. метр. Более того, когда в эксперименте плотность доходила до 75 насекомых на кв. метр, спонтанные движения в стае исчезали полностью, и действия всех особей были совершенно идентичны, все перемещались параллельно и с одинаковой скоростью. В природных условиях приземление всей стаи и истребление растительности начинается после того, как хотя бы одна особь сядет на пищу; похоже, что информация среди этих существ передается просто мгновенно.

Для изучения этого феномена была составлена компьютерная модель эксперимента. «Поведение саранчи можно объяснить на основании принципа «Self-Propelled Particles», – рассказывает Бул. В данном статистическом методе исследования для расчетов вместо реальных насекомых используются упорядоченно и хаотично движущиеся частицы. Было выяснено, что для координации движения стаи первостепенно важно соблюдение таких простых условий, как расстояние между насекомыми, направление их движения и плотность группы, все участники которой соблюдают простые правила поведения: не пересекать путь соседу, следовать за большинством, придерживаться заданного направления движения.

Пользуясь логикой образования и функционирования стай саранчи, ученые развивают концепцию сетевых структур, в которых составляющие их компьютеры координируют свою деятельность. «Мы установили, что схема самоорганизации стай насекомых идеально подходит для решения наших технических проблем», – рассказывает Томас Рунклер из исследовательского центра компании «Siemens» в Мюнхене. Один отдельный компьютер, как и одно отдельное насекомое, располагает относительно ничтожным уровнем разумности, а стая, как и сетевая компьютерная система, способна к чрезвычайно сложным действиям. В соответствии с этим охрану, например, здания, можно проще и эффективнее осуществлять с помощью соединенных в сеть датчиков. Один отдельный датчик дыма или движения сравнительно примитивен и бессилен. Однако он может быть соединен с другими датчиками в сеть, которая уже начинает обладать своего рода «разумом», отличающим сигаретный дым от дыма реально начинающегося пожара, проходящего по коридору охранника – от дей­ствительно проникшего в здание взломщика.

Такие самоорганизующиеся сети без наличия центрального координирующего центра, называемые специалистами «Adhoc»-сетями, являются в настоящее время «горячей» темой исследований, – рассказывает Мартин Грайнер из «Сименса». Мюнхенские исследователи разработали так называемую «Игровую теорию сетевых систем», представленную на международной конференции в Блумингтоне США и использующую несложные правила, по которым, скажем, находящиеся в тюрьме арестанты должны объединиться в сетевую структуру и совершить сложные синхронизированные многоходовые действия по своему освобождению с преодолением ряда трудных препятствий.

Изучение самоорганизующихся сетевых структур – молодой раздел науки. В будущем у нее – масса возможностей эффективного практического применения в контроле/мониторинге объектов (например, сетей связи), которые, скажем, в случае катастрофических событий смогут сами себя восстанавливать без центральной координации.

«Роение» двуногих
Но в некоторых областях человеческой деятельности эти знания уже применяются «в полный рост». Так, в военных мозговых центрах США и НАТО быстро набирает популярность новая стратегическая концепция, это – так называемое «роение» (swarming). Она резко отличается от былых методов ведения войны (помните: бомбардировка противника, артподготовка, атака танков и пехоты, то есть масса народу, техники, стрельбы и шума); войну методом «роения» ведут небольшие автономные хорошо тренированные подразделения, располагающие эффективным оружием, обеспеченные информацией в реальном масштабе времени, способные очень быстро сконцентрировать всю свою мощь на какой-либо одной цели противника, нанести ему максимальный урон – и рассредоточиться, «рассосаться», исчезнуть. Другие подобные группы параллельно выполняют свои маленькие задачи, и их, этих групп – масса, «рой»; они – «здесь и не здесь, везде и нигде». У Максима Калашникова в его прекрасных книгах о характере войн будущего приводится наглядный пример: это как если бы в поединке двух рыцарей вместо одного из противников в бой был пущен пчелиный рой. Второму бы не помогло ни виртуозное владение самым лучшим оружием (меч против пчел?!), ни самая лучшая защита (доспехи и щит против всепроникающих жалящих бестий?!). «Ассиметричные» боевые действия, тактика высокоэффективных синхронизированных снайперских «укусов» в наиболее уязвимые точки лишают смысла понятие «линия фронта», являются высокотехнологичной версией древнего метода партизанской войны.

Успех «сетецентричных» (по выражению Пентагона) боевых действий «целиком зависит от надежности систем коммуникаций. Сочетание спутниковой связи и мобильных компьютерных сетей позволит подразделениям численностью до взвода координировать свои действия с поддержкой ВВС и частей обеспечения, превосходя противника в маневренности за счет своего преимущества в информированности: им будет известно, где они находятся, куда направляются и что должны будут делать в каждый конкретный момент боя. Кроме того, сам характер таких подразделений, рассчитывающих только на собственные силы, обусловливает их высочайшую инициативность без ущерба для координации действий, направленных на достижение поставленной цели». Морской пехоте США уже удалось с успехом опробовать эту тактику в ходе боевых учений «Hunter Warrior» и «Sea Dragon».

Опасная концентрация
С некоторого времени я стал обращать внимание на попутчиков в моих поездках; не могло не броситься в глаза наличие особой категории людей очень разных, но объединенных чем-то неуловимо общим: поджарые женщины неопределенного возраста с короткой стрижкой и ледяным взглядом (мы смотрим и думаем: «Наверное, преподавательница ВУЗа»); бодрые старички и старушки, в которых еще чувствуется ого-го сколько силы («Живут же люди! У них даже пенсионеры могут себе позволить попутешествовать!»); веселые молодые люди, похожие на студентов («Видно, к нам по студенческому обмену»); фривольно ведущие себя молодые пары («Вот, живут же люди, наверное, медовый месяц!»); крепкие цепкоглазые ребята в альпинистских башмаках («Наверное, иностранные любители-скалолазы. Вот какие у нас хорошие горы!»). Общительные, улыбчивые, веселые люди, храбро пытающиеся говорить по-русски, с такими типичными легкомысленными рюкзачками за спиной. Их много, они очень разные, и каждый – по своим делам. И границу проходят легко, в одно касание. А что, мало ли кто куда едет? Я снова и снова встречаю их на пути в Россию, а вот на обратном пути почему-то не вижу...

Они остались в гостеприимной стране, их концентрация там чуть-чуть повысилась: принцип саранчи включился (помните, количество особей на единицу площади?), начался отсчет времени. Метод, отработанный во многих странах... Ведь саранча, она роем прилетела и улетела, а позади остаются горе и нужда...

Вольф Мазур
журнал «Аэропорт»

[показать]
tatasoz-