表面上，螞蟻和互聯(lián)網(wǎng)好像沒(méi)什么共同之處 ， 但二者之間卻存在驚人的相似性 。據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，斯坦福大學(xué)研究人員發(fā)現(xiàn)，一種叫做收獲蟻的螞蟻在決定派多少螞蟻出去找食物時(shí)，所用方法和互聯(lián)網(wǎng)TCP(傳輸控制協(xié)議)確定還有多少帶寬可用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)的方法極為相似 。相關(guān)論文發(fā)表在《公共科學(xué)圖書館·計(jì)算生物學(xué)》雜志上 。
斯坦福大學(xué)生物學(xué)教授黛博拉·戈登與計(jì)算機(jī)科學(xué)教授、研究網(wǎng)絡(luò)文件傳輸?shù)膶＜野屠て绽涂柡献鳎芯恳粋€(gè)蟻群在派覓食蟻出去找食物時(shí) ， 它們是怎樣做決定的 。“從本質(zhì)上說(shuō)，螞蟻確定能得到多少食物的方法，和傳輸文件時(shí)TCP確定還有多少帶寬可用的算法是一樣的 。”普拉巴卡爾說(shuō) 。
TCP是在互聯(lián)網(wǎng)上管理數(shù)據(jù)、控制擁堵的一種算法，在整體上允許早期網(wǎng)絡(luò)從幾十個(gè)結(jié)點(diǎn)擴(kuò)增到今天的數(shù)十億用戶 。其工作原理是：A作為源頭，傳一份文件到目的地B ， 此文件被分解為若干小包 ， B每接到一個(gè)小包，發(fā)送一個(gè)確認(rèn)給A，表示文件已經(jīng)到達(dá) 。
這種反饋回路讓TCP能暢通運(yùn)行而避免擁堵：如果返回確認(rèn)的速度比數(shù)據(jù)發(fā)送速度慢，表示已沒(méi)有多少帶寬，源頭控制的數(shù)據(jù)傳輸就會(huì)相應(yīng)地慢下來(lái)；如果返回確認(rèn)更快，源頭就會(huì)加快傳輸速度 。這一過(guò)程決定了還有多少帶寬和數(shù)據(jù)傳輸速度 。
收獲蟻的覓食行為與此很相似 。戈登發(fā)現(xiàn)，收獲蟻離開巢穴出去覓食的速度和能獲得的食物多少有關(guān)(相當(dāng)于可用帶寬) 。一般情況，覓食蟻只有找到食物才會(huì)回巢 。如果食物豐富，它們返回的速度快 ， 就會(huì)有更多同伴出去覓食；如果覓食速度變慢 ， 甚至有些同伴開始空手而歸 ， 覓食就可能停止 。
普拉巴卡爾寫下了一只螞蟻覓食的算法(TCP—影響算法)，并預(yù)測(cè)覓食行為取決于可找到的食物數(shù)量，戈登則通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)控制覓食蟻返回的速度 。他們發(fā)現(xiàn)，TCP—影響算法幾乎與實(shí)驗(yàn)中螞蟻的行為精確吻合 。
他們還發(fā)現(xiàn)，螞蟻還遵循TCP的兩個(gè)階段 。一個(gè)叫緩慢啟動(dòng)，用于描述源頭在開始發(fā)送一個(gè)大波包時(shí)需要計(jì)算的帶寬；同樣 ， 收獲蟻在開始覓食時(shí)，會(huì)先派些螞蟻去看看能找到的食物多不多，然后再根據(jù)情況增加或減少外派螞蟻的速度 。另一階段叫超時(shí)，此時(shí)數(shù)據(jù)傳輸連接中斷，源頭停止發(fā)送文件包；同樣，如果一些覓食蟻返回巢穴的速度超過(guò)20分鐘，就沒(méi)有螞蟻再出去 。
“螞蟻早就發(fā)現(xiàn)了我們現(xiàn)在所知的算法，它們一直這么做了上百萬(wàn)年 。”普拉巴卡爾說(shuō) ， 如果上世紀(jì)70年代發(fā)現(xiàn)這一點(diǎn)的話，那時(shí)TCP還沒(méi)寫出來(lái)，收獲蟻就能影響互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計(jì) 。
戈登認(rèn)為研究蟻群行為有助于我們?cè)O(shè)計(jì)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng) 。地球上的螞蟻有1.1萬(wàn)種，它們生活在不同的地方，處理著各種生態(tài)問(wèn)題 。“螞蟻已經(jīng)進(jìn)化出了處理我們意想不到的問(wèn)題的能力 。從計(jì)算的角度來(lái)說(shuō)，每一只螞蟻的能力是有限的，但蟻群集體卻能完成復(fù)雜的任務(wù) 。螞蟻算法必然是簡(jiǎn)單的、分布式的而且可升級(jí) ， 這正是我們?cè)诖笮头植际皆O(shè)計(jì)系統(tǒng)中所需要的特性 。理解螞蟻如何管理自身行為，有助于發(fā)現(xiàn)更多對(duì)互聯(lián)網(wǎng)算法有益的應(yīng)用 。”戈登說(shuō) 。
【螞蟻群行為酷似互聯(lián)網(wǎng)傳輸協(xié)議】
科技日?qǐng)?bào)(常麗君)
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