Выращенный на карте окрестностей Токио слизевик вида Physarum polycephalum самостоятельно организовался в сеть, поразительно сходную с сетью железных дорог в этом районе. Способность миксомицета без всякой математики оптимально распределять связи между важными точками, по мнению учёных, открывает путь к неожиданному способу проектирования транспортных систем.

Слизевики часто встречаются внутри гнилой древесины. Когда грибы обнаруживают бактерии или споры, они выбрасывают жгутики протоплазмы, переваривая добычу. Слизевики растут, трансформируясь в эффективную сеть тонких трубок, расширяющуюся в сторону с большим количеством питательных веществ.

Ещё в 2000 году исследователь Тосиюки Накагаки (Toshiyuki Nakagaki) и его коллеги из университета Хоккайдо (Hokkaido University) экспериментально показали, что Physarum polycephalum умеет находить кратчайший выход из лабиринта.

Но теперь международная группа исследователей, в которую входил всё тот же Накагаки плюс его коллеги из университетов Хоккайдо, Оксфорда и Хиросимы решила выяснить, помогут ли «интеллектуальные способности» слизевику найти верное решение в ситуации, когда требуется сбалансированно распределить усилия между несколькими целями.

Такая комбинаторная задача, по мнению авторов эксперимента, сходна с проектированием сети железных дорог. Соединение каждой точки со всеми остальными слишком расточительно, хотя для пассажиров оно означает кратчайшее путешествие в любой другой. Выстраивание же прямых связок между крупными пунктами зачастую означает большие «крюки» при поездках между второстепенными станциями. Нужен компромисс. А сравнить его можно с решением, которое уже было найдено людьми.

Потому японцы и британцы взяли подложку из агара и разложили на ней кусочки овсяных хлопьев (лакомство для слизевика) так, чтобы те представляли собой точную карту городов, лежащих вокруг японской столицы. Слизевик поместили в центр — он играл роль самого Токио. Через 26 часов организм соединил трубками все вкусные «города», причём рациональным способом. Опыт повторили несколько раз, и в очень многих случаях карта выростов слизевика неплохо совпадала с картой железнодорожных линий вокруг Токио.

Авторы исследования считают, что если выстроить компьютерную модель поведения данного организма, она поможет в дальнейшем находить оптимальные решения при проектировании транспортных сетей. Детали этого забавного опыта можно найти в статье в журнале Science.

Заметим, Physarum polycephalum далеко не первый раз используется в экспериментах, в которых ценными оказываются мобильные возможности слизевика, а также его «разумная» реакция на изменения окружающих условий (наличие или отсутствие пищи, свет). Так, в 2006 году британо-японская команда учёных и инженеров заставила слизевика управлять подвижным роботом.

פטריה רירנית Physarum polycephalum, אשר גודלה על פני מפת האזור של טוקיו, התפתחה ואירגנה את עצמה בדמוי רשת, שהייתה דומה להפליא לרשת של מסילות רכבת באזור הזה. לפי דעתם של מדענים, היכולת של הרירנית למצוא את הדרך האופטימלית לקשר בין כל הנקודות החשובות לה ללא כל שימוש בחישובים מתימטיים, הינה דרך לפיתוח שיטה מעניינת של תכנון מערכות תחבורה.

פטריה רירנית בשלב מוקדם של התפתחותה לעתים נמצאת בתוך גזעי עצים רקובים. כאשר היא פוגשת חיידקים, נבגים או מקורות מזון אחרים, היא מושיטה שוטונים של פרוטופלסמה, לוכדת ומעכלת את הטרף. היא גודלת והופכת לרשת מתפשטת של צינורות דקים המספקים חומרי מזון.

עוד בשנת 2000 חוקר יפני טוסיוקי נאקאגאקי (Toshiyuki Nakagaki) ועמיתיו מאוניברסיטת הוקאידו ערכו סדרת ניסויים ובהם הוכיחו, שPhysarum polycephalum יודעת למצוא את הדרך הקצרה ביותר בין שתי נקודות של מבוך.

אחר-כך אותה קבוצה של חוקרים ובנוסף מדענים מאוניברסיטאות של אוקספורד והירושימה החליטו לבדוק, האים "היכולת האינטליגנטית" של רירנית תעזור לה למצוא פתרון אופטימלי למשימה, שתדרוש ממנה לחלק את מאמציה בין כמה יעדים. על-פי דעתם, משימה כזאת דומה לתכנון של רשת מסילות רכבת, כאשר צריך למצוא דרך גם יעילה וגם חסכנית ביותר לחיבור בין כל היעדים החשובים לנוסעים, ללא יותר מדי חיבורים מיותרים ומעקפים גדולים.

לכן החוקרים לקחו כמצע גידול שכבת אגר, בו נמצאים חומרים חיוניים להתפתחות הפטריה, פיזרו עליה חתיכות של "מעדן" בשביל רירנית - פתיתי שיבולת שועל, המסודרים בדיוק כמו שהערים החשובות מסידרות סביב טוקיו על המפה, ושמו את הפטריה בתור טוקיו, במרכז המפה.

כעבור 26 שעות הפטריה התחברה בעזרת צינורותיה לכל ה"ערים" הטעימות לה, ועשתה זאת בדרך רציונלית. המדענים חזרו על הניסוי כמה פעמים ובמקרים רבים מאוד מפת הצינורות של הפטריה היתה דומה מאוד למפת מסילות הרכבות סביב טוקיו.

עורכי הניסויים חושבים, שבניית תוכנה ממוחשבת על סמך דגמי התנהגות של האורגניזם הזה יכולה לסייע בחיפוש דרכים אופטימליות לתכנון מערכות תחבורה. פרטי הניסוי פורסמו במגזין מדעי "Science".

נוסיף ש-Physarum polycephalum משמשת בניסויים מדעיים רבים. בשנת 2006 קבוצה יפנית-בריטית של חוקרים גרמה לפטריה הזאת להפעיל רובוט נייד.

המידע נלקח מתוך מאמר ב- ladaheo.com