Spreeusgeruis vorm soos daglig oor hul slaapplekke vervaag. Shutterstock / Albert Beukhof

Die woord swerm dra dikwels negatiewe konnotasies – dink aan Bybelse plae van sprinkane of hoofstrate vol laaste-minuut-kopers tydens die Kersstormloop. Swerm is egter noodsaaklik vir die voortbestaan ​​van baie dierekollektiewe. En nou het navorsing oor swerm die potensiaal om dinge ook vir mense te verander.

Bye swerm om hul te maak soek na nuwe kolonies meer effektief. Swerms spreeus gebruik skitterende murmurering om roofdiere te ontduik en te verwar. Hierdie is net twee voorbeelde uit die natuur, maar swerm kan in byna elke uithoek van die diereryk gesien word.

Navorsing deur wiskundiges, bioloë en sosiale wetenskaplikes help ons om swerm te verstaan ​​en die krag daarvan te benut. Dit word reeds gebruik vir skare beheer, verkeersbestuur en om die te verstaan verspreiding van aansteeklike siektes. Meer onlangs het dit begin vorm hoe ons data vir gesondheidsorg gebruik, hommeltuie in militêre konflikte gebruik en is gebruik om byna onoorkomelike weddenskappe in sportbyeenkomste te klop.

'n Swerm is 'n sisteem wat groter is as die som van sy dele. Net soos baie neurone 'n brein vorm wat in staat is om te dink, geheue en emosie, kan groepe diere saam optree om 'n "superbrein" te vorm, wat hoogs komplekse gedrag vertoon wat nie by individuele diere gesien word nie.

Kunsmatige lewenskenner Craig Reynolds het in 1986 'n rewolusie in die studie van swerm veroorsaak met die publikasie van die Boids model rekenaarsimulasie. Die Boids-model breek swerm op in 'n eenvoudige stel reëls.

Die Boids (bird-oids) in die simulasie, soos avatars of karakters in 'n videospeletjie, word opdrag gegee om in dieselfde rigting as hul bure te beweeg, na die gemiddelde posisie van hul bure te beweeg en botsings met ander boids te vermy.

Boids-simulasies is opvallend akkuraat in vergelyking met regte swerms.

Die Boids-model stel voor dat swerm nie leiers nodig het om gedrag te koördineer nie - soos voetgangers in 'n middedorp eerder as 'n begeleide museumtoer. Die komplekse gedrag wat ons in swerms sien spruit uit interaksies tussen individue wat dieselfde eenvoudige reëls in parallel volg. In die taal van fisika staan ​​hierdie verskynsel bekend as opkoms.

Die korf verstand

In 2016, Amerikaanse tegnologie maatskappy Eenparige KI die krag van swerm-intelligensie gebruik om wen die Kentucky Derby "superfecta" weddenskap, wat die eerste, tweede, derde en vierde geplaasde ruiters in die beroemde Amerikaanse perdewedren suksesvol voorspel.

Bedryfsdeskundiges en konvensionele masjienleeralgoritmes 'n reeks verkeerde voorspellings gemaak. Amateur-ren-entoesiaste wat deur Unanimous AI gewerf is, het egter hul kennis saamgevoeg om die 541/1 kans.

 Hoopvolle wedders wed elke jaar miljoene dollars op die Kentucky Derby. Shutterstock / Cheryl Ann Quigley

Die vrywilligers se sukses lê in die manier waarop hul voorspellings gegenereer is. In plaas daarvan om oor ruiters te stem en hul keuses saam te voeg, het die vrywilligers gebruik Eenparige KI se swerm-intelligensieplatform om deel te neem aan 'n intydse digitale toutrek, geïnspireer deur swerms voëls en bye.

Alle vrywilligers het gelyktydig 'n draaiknop na hul onderskeie keuses getrek. Dit het mense toegelaat om hul voorkeure te verander in reaksie op die optrede van ander ('n persoon kan byvoorbeeld oorgeskakel het na hul tweede keuse, B, eerder as hul eerste keuse, C, as hulle gesien het dat A en B die duidelike gunstelinge is ).

Deur intyds op mekaar te reageer het Unanimous KI se vrywilligers gesamentlik beter kon presteer hoogs ingeligte individue.

Wat meer is, het die mees gereelde individuele keuses van die vrywilligers die bestelling bepaal, net die 2016 wenner en boekies se gunsteling, Nyquist, sou korrek geplaas gewees het.

Gesondheidsorg

Soortgelyke swermtegnologieë is ook van toenemende belangstelling in die gesondheidsorg sektor, waar praat van 'n KI-revolusie is aanmoedigend toenemende kommer oor pasiënt privaatheid.

Soos die vertroue op data-gedrewe tegnieke in gesondheidsorg neem toe, so ook die vraag na uitgebreide pasiëntdatastelle. Een manier om aan hierdie eise te voldoen, is om versamel inligting tussen instellings en in sommige gevalle lande.

Die oordrag van pasiëntdata is egter dikwels onderhewig aan streng databeskermingsregulasies. 'n Oplossing vir hierdie probleem is om slegs interne data te gebruik, hoewel dit dikwels ten koste van diagnostiese akkuraatheid kom.

'n Alternatief lê in swerm. Navorsers glo swerm-intelligensie kan behou diagnostiese akkuraatheid sonder die behoefte aan rou data-uitruiling tussen instellings.

Voorlopige studies het getoon dat desentralisering van databerging in 'n netwerk van interaktiewe nodusse instellings die voordeel van gedeelde wysheid kan gee. Dit beteken daar is nie 'n sentrale spilpunt wat die vloei van inligting koördineer nie, en instellings het nie toegang tot die privaat pasiëntdata van mekaar nie.

Gesentraliseerde masjienleer gebruik data wat na 'n gedeelde spilpunt opgelaai word waar masjienleer plaasvind met behulp van alle beskikbare data. In gedesentraliseerde stelsels stoor elke instelling sy data afsonderlik in sy eie nodus. Die masjienleer vind plaaslik by elke nodus plaas (met slegs interne data), maar die resultate van masjienleer word tussen die netwerk gedeel, tot voordeel van alle nodusse. Hierdie proses verseker dat rou pasiëntdata nie tussen instansies uitgeruil word nie, wat pasiënt se privaatheid bewaar.
Swerms hommeltuie kan binnekort die slagveld bevolk. Shutterstock / Andy Dean Photography

Swerms en oorlogvoering

Hommeltuig-tegnologie word toenemend gebruik in frontlinie-gevegte, in onlangse tye veral deur Oekraïense magte in die voortslepende konflik tussen Rusland en Oekraïne. Soos dit egter staan, vereis konvensionele hommeltuig-tegnologie een-tot-een toesig.

Huidige verdedigingsnavorsing het ten doel om kommunikasie tussen hommeltuie te vergemaklik, wat een beheerder toelaat om swerms hommeltuie te bestuur. Die ontwikkeling van sulke tegnologie beloof om die aansienlik te verbeter scalability, verkenning en treffende vermoëns van gevegsdrones deur deurlopende inligting-oordrag binne groepe hommeltuie toe te laat.

Soos navorsing dieper in swerm delf, vind ons 'n wêreld waar kollektiewe optrede kompleksiteit, aanpasbaarheid en doeltreffendheid skep. Soos tegnologie ontwikkel, sal die rol van swerm-intelligensie groei en ons wêreld met die fassinerende dinamika van swerms verweef.

Oor Die Skrywer

Samuel Johnson, DPhil Kandidaat in Wiskundige Biologie, Universiteit van Oxford

Hierdie artikel is gepubliseer vanaf Die gesprek onder 'n Creative Commons lisensie. Lees die oorspronklike artikel.