Algoritmos da Internet revelados: assim como as formigas

Os engenheiros às vezes recorrem à natureza em busca de inspiração. O professor associado do Cold Spring Harbor Laboratory Saket Navlakha e o cientista pesquisador Jonathan Suen descobriram que os algoritmos de ajuste – o mesmo processo de controle de feedback pelo qual a Internet otimiza o tráfego de dados – são usados ​​por vários sistemas naturais para detectar e estabilizar o comportamento, incluindo colônias de formigas, células e neurônios.       

Os engenheiros da Internet roteiam dados ao redor do mundo em pequenos pacotes, que são análogos às formigas. Como explica Navlakha:

“O objetivo deste trabalho foi reunir ideias de aprendizado de máquina e design da Internet e relacioná-las com a maneira como as colônias de formigas se alimentam.”

O mesmo algoritmo usado por engenheiros da Internet é usado por formigas quando procuram comida. No início, a colônia pode enviar uma única formiga. Quando a formiga retorna, ela fornece informações sobre quanta comida ela conseguiu e quanto tempo levou para obtê-la. A colônia então enviaria duas formigas. Se eles voltarem com comida, a colônia pode enviar três, depois quatro, cinco e assim por diante. Mas se dez formigas são enviadas e a maioria não retorna, então a colônia não diminui o número que envia para nove. Em vez disso, ele reduz o número em uma grande quantidade, um múltiplo (digamos, metade) do que enviou antes: apenas cinco formigas. Em outras palavras, o número de formigas aumenta lentamente quando os sinais são positivos, mas diminui drasticamente quando a informação é negativa. Navlakha e Suen observam que o sistema funciona mesmo se as formigas individuais se perderem e se assemelha a um tipo específico de “algoritmo de aumento aditivo/diminuição multiplicativa” usado na Internet.

Suen acha que as formigas podem inspirar novas maneiras de proteger sistemas de computador contra hackers ou ataques cibernéticos. Os engenheiros poderiam imitar como a natureza resiste a uma série de ameaças à saúde e à viabilidade. Suen explica:

“A natureza demonstrou ser incrivelmente robusta em muitos aspectos, respondendo a ambientes em mudança. Na segurança cibernética [no entanto], descobrimos que muitos de nossos sistemas podem ser adulterados, podem ser facilmente quebrados e simplesmente não são robustos. Queremos olhar para a natureza, que sobrevive a todos os tipos de desastres naturais.”

Enquanto Suen planeja aplicar algoritmos da natureza a programas de engenharia, Navlakha gostaria de ver se as soluções de engenharia podem oferecer abordagens alternativas para entender a regulação genética e o controle de feedback imunológico. Navlakha espera que “estratégias bem-sucedidas em um domínio possam levar a melhorias no outro”.