Con người nghiên cứu loài kiến để viết thuật toán

Những con kiến trong phim Ant-man cũng di chuyển theo một hệ thống tin tức. Ảnh: Marvel.

Quá trình dùng robot mô phỏng thế giới côn trùng tiếp tục từng bước được mở rộng. Vài năm trước, nhà nghiên cứu Simon Garnier đã chế tạo những chú kiến robot có thể đi theo lối mòn mùi hương tin tức điện tử. Lối mòn này được tạo ra bởi một hàng các máy chiếu gắn bên trên, máy này tự động theo dõi chuyển động từng chú robo-kiến; trong khi đó các cảm biến ánh sáng được cài đặt trong “đầu” mỗi con robot, để nó có thể đi theo lối mòn phát sáng của đồng loại.

Về cơ bản, chỉ cần tuân theo hai nguyên tắc đơn giản - cứ đi lung tung khám phá cho đến khi tìm thấy một “lối mòn” hoặc “thức ăn”, và bám theo lối mòn mạnh nhất nó tìm được - rốt cuộc những chú robo-kiến đã tìm ra lộ trình ngắn nhất đi qua một mê cung.

Bước chuyển hướng sang nghiên cứu bầy kiến như những kẻ tuân theo nguyên tắc một cách máy móc cũng đi đôi với nhận thức ngày càng tăng rằng một đàn kiến có thể hoạt động như một hệ thống tổ chức đơn nhất, cũng như máy tính là tập hợp của những mạch điện đơn lẻ. Ý tưởng này nổi tiếng là đã được chứng minh bởi nhà nghiên cứu người Bỉ Jean-Louis Deneubourg vào những năm 1970.

Một trong những thí nghiệm được biết đến nhiều nhất của ông yêu cầu phải dùng hai cây cầu khác nhau để kết nối một tổ kiến Argentine với một nguồn thức ăn cho chúng. Hai cây cầu giống nhau về mọi mặt, chỉ khác là một cây cầu dài gấp đôi cây còn lại. Ban đầu, lũ kiến chọn giữa hai cây cầu một cách ngẫu nhiên, nhưng thời gian qua, đại đa số đàn kiến đều chọn cây cầu ngắn hơn, vì một sự thật đơn giản là mùi hương tin tức của chúng tích tụ ở đó nhanh hơn.

Hệ thống của lũ kiến có khả năng tự điều chỉnh rất tài tình - con đường càng ngắn, mùi hương tin tức càng tươi mới, thu hút được số lượng đông hơn. Mấu chốt ở đây: Từng cá thể kiến có thể ngu ngốc, nhưng chúng có cái mà Deneubourg gọi là “trí thông minh tập thể” (Collective intelligence) ở mức độ cao.

Bằng cách xem đàn kiến là một hệ thống thông minh bao gồm nhiều cá thể tuân theo những quy tắc đơn giản, Deneubourg đã có thêm một bước tiến nữa: Ông phát hiện mình có thể mô tả chuyển động của chúng bằng các công thức toán học, mà sau đó có thể được dùng để tạo nên những mô hình máy tính.

Thuật toán đàn kiến - trong đó ban đầu sẽ có vô số lộ trình được khám phá, rồi những lộ trình tốt nhất được tăng cường còn số khác mờ đi - từ đó đã được dùng để cải thiện mạng lưới viễn thông Anh quốc, thiết kế những lộ trình vận chuyển hàng hóa hiệu quả hơn, để sắp xếp dữ liệu tài chính, phân phát đồ tiếp tế tốt hơn trong những hoạt động cứu trợ thiên tai, và lên kế hoạch cho các công việc trong nhà máy.

Các nhà khoa học đã chọn đàn kiến làm mẫu cho các thuật toán của họ vì kiến thường xuyên điều chỉnh thiết kế của chúng và dò tìm những phương pháp mới; chúng không chỉ tìm ra giải pháp hiệu quả tốt nhất, mà còn có kế hoạch dự trù khác nữa.

Robert Moor/NXB Phụ Nữ Việt Nam & Huy Hoàng Bookstore