据外媒报道,阿米巴是地球上最简单的生物之一,但阿米巴作为单细胞生物,主要由凝胶状的原生质组成,比之前预想的要聪明,甚至可以进行一些复杂的计算。
研究人员发现,阿米巴具有独特的计算能力,未来将与传统计算机相媲美。庆应义塾大学的研究员Masashi Aono带领一个研究团队,利用变形虫解决了一个被称为“旅行推销员问题”的热门问题。
这是一个优化问题。目标是找到几个城市之间最短的路线,保证每个城市都能去,起点和终点都一样。研究人员进行了调整,将变形虫“改造”成“64条腿的芯片”。
在实验中,每一条“腿”都代表了推销员路线上的一个有序城市。研究人员将阿米巴放在芯片的中心,然后将芯片放在琼脂平面的顶部。这种阿米巴只限于芯片,但它仍然可以进入64个通道。
为了最大限度地吸收营养,阿米巴尽量在芯片内部扩张,以便尽可能多地接触琼脂。为了实现上述实验目标,研究人员利用阿米巴不喜欢的光来阻挡某些路线或“腿”。
随着城市数量的增加,优化最短路径的可能方案有很多,传统计算机解决这个问题所需的时间呈指数级增长。例如,对于四个城市,可能只有三条可能的最短路线,但对于八个城市,最短路线解决方案可能会呈指数级增长,达到2520条。
研究人员发现,阿米巴可能会在一段时间内找到一个几乎最优的解决方案,但这个解决方案只能随着城市数量从4个增加到8个而线性增长。
阿米巴以恒定的速度在无定形中重新分布凝胶,并并行处理光反馈,而不是串行处理。目前,研究人员正在开发一种电子版的变形虫,可以复制这种独特的方式来解决这个问题。
研究人员认为,这些研究成果可能会促进新型模拟计算机的发展,从而使复杂的优化问题能够在线性时间内获得近似解。马西奥诺在接受媒体记者采访时表示,在用于解决N个城市旅行推销员问题的放射状芯片中,当变形虫最终找到近似解时,变形虫的总身体面积将增加N倍。
阿米巴似乎有一个“定律”,提供凝胶物质,在不发光的通道中匀速膨胀。然而,阿米巴如何保持近似解的质量,即实现最短路径的机制,仍然是一个未解之谜。
研究人员还预测,阿米巴可以通过制造更大的芯片来解决数百个城市的“旅行推销员问题”,尽管这可能需要数万个渠道。
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