Andrew Adamatzky ist Professor für unkonventionelles Computing an der University of the West of England und hat in seiner Karriere tatsächlich einen unkonventionellen Ansatz für das Computing gewählt. Anstelle von Servern und Mikrochips verwendet er eine einzellige Schleimform. Der hirnlose, scheinbar unintelligente Organismus ( Physarum polycephalum ) wurde genutzt, um bestimmte Farben zwischen mit Lebensmittelfarbe gefärbten Lebensmitteln zu übertragen, ein kleines Boot durch ein Gelmedium zu bewegen und sogar Labyrinthe zu lösen.
Sein jüngstes Projekt ist jedoch vielleicht das unkonventionellste von allen. In den letzten Jahren haben er und Andrew Ilachinski vom Zentrum für Marineanalysen die Schleimform verwendet, um etwas erstaunlich Kompliziertes zu tun: Entwurfspläne für nationale Autobahnsysteme. Und jedes Mal innerhalb weniger Tage erstellte die Form Routen, die den tatsächlichen Systemen, die von menschlichen Ingenieuren entworfen wurden, bemerkenswert ähnlich sind.
Wie sich herausstellt, wurde der Schleimpilz speziell dafür entwickelt, eines sehr gut zu machen: Nährstoffe effizient von einem Ort zum anderen zu transportieren. Wie das Forscherpaar am vergangenen Wochenende in einer New York Times erklärte, sucht der Waldbewohner nach mikroskopischen Nährstoffpartikeln, indem er protoplasmatische Schlammröhrchen aussendet und die Verbindungen zwischen diesen Nahrungsquellen so effizient wie möglich aufrechterhält.
Adamatzky, Ilachinski und ein Team von Kollegen entschieden sich daher, diese Fähigkeit zu nutzen, um genau zu bestimmen, welche Routen am logischsten zu bauen wären, wenn man beispielsweise das US Interstate Highway System von Grund auf neu konstruieren würde. Wie in einem Artikel beschrieben, der in Kürze in der Fachzeitschrift Complex Systems erscheinen wird, hat das Team die USA nachgebildet, indem es eine Agar-Gel-Schale in der Form des Landes auf eine Karte legte und jeweils eine Nahrungsquelle (Haferflocken) hineinlegte der 20 bevölkerungsreichsten Ballungsräume. Sie wiederholten das Experiment für 13 andere geografische Gebiete, darunter Brasilien, Afrika und Deutschland, und replizierten es mehrmals für jede Karte.
Nachdem sie den Hafer platziert hatten, ließen sie den Schleimpilz von der größten Stadt oder Hauptstadt auf natürliche Weise ausbreiten und beobachteten, welche Routen für den Transport der Nährstoffe im ganzen Land am effizientesten waren. Wie im obigen Video (das einen der experimentellen Versuche für Kanada zeigt) und im Bild rechts (das die Ergebnisse eines Versuchs für die Vereinigten Staaten zeigt) dargestellt, wurden mit dem Schleimpilz wiederholt Routen erstellt, die den festgelegten Routen auffallend ähnlich waren durch Jahrzehnte - und manchmal Jahrhunderte - menschlicher Technik.
"Physarum ist bekannt für den Aufbau optimaler Transportnetze, die die Entfernung des zytoplasmatischen Transfers minimieren, aber auch so viele Nährstoffquellen wie möglich umfassen", sagte Adamatzky im vergangenen Jahr zu Wired . "Idealerweise sollten von Menschen gebaute Straßen dieselben Kriterien erfüllen."
Tatsächlich scheint das US Interstate Highway System die gleichen Kriterien zu erfüllen, da die Schimmelpilze Routen erstellt haben, die der Mehrheit der Interstates entsprechen. In fast jedem Versuch wuchs die Form Links, die mit Route 95 von New York nach Boston und Route 45 von Dallas nach Houston korrelieren; In den meisten Versuchen wurden die Autobahnen zwischen den großen Städten des Südwestens (Denver, Albuquerque, Phoenix und Los Angeles) und der Ostküste (Route 95 von Boston nach Jacksonville) nachgebildet.
Das Design der Form korreliert noch enger mit den Straßensystemen Belgiens, Kanadas und Chinas, was darauf hindeutet, dass diese effizienter sind, wenn es darum geht, die Entfernung zwischen den Bevölkerungszentren zu minimieren und möglichst viele dicht besiedelte Gebiete zu überspannen.
Warum stimmen die Wegekreationen von Schimmel und Mensch so genau überein? Die Autoren spekulieren, dass sich unser Entwurfsprozess nicht so sehr von dem der Schleimpilze unterscheidet, da viele frühe Straßen auf der Grundlage vorgeschichtlicher menschlicher Fußwege und Tierpfade bestimmt wurden und viele moderne Autobahnen wiederum auf diesen frühen Straßen basieren: unter Verwendung von Versuch und Irrtum die bequemsten Wege für Reisen im Laufe der Zeit zu finden.
Die Experimente sind faszinierend - und vielleicht ein bisschen gruselig - in der Art, wie sie zeigen, dass scheinbar unintelligente Lebensformen äußerst komplizierte Aufgaben erfüllen können. Sie weisen aber auch auf mögliche Anwendungen in der Praxis hin. Adamatzky versucht, Mittel zur Problemlösung zu entwickeln, die billiger und einfacher sind als das siliziumbasierte Rechnen, und die Form wurde bereits verwendet, um eine Reihe von arkanen räumlichen mathematischen Problemen zu lösen. Die Form erfordert relativ wenig Fachwissen oder Laborressourcen und ist eine nachhaltigere Rechenoption als herkömmliche elektronische Schaltungen.
Eine praktische Anwendung, die sofort in den Sinn kommt, ist die Verwendung der Form, um zu analysieren, welche Routen für Länder, die noch keine nationalen Autobahnsysteme entwickelt haben, am effizientesten zu bauen sind. Sie könnten auch verwendet werden, um ideale Wege in einem viel kleineren Maßstab effizient zu modellieren, wie beispielsweise einen College-Campus oder einen öffentlichen Park.
Unabhängig davon, wofür wir es letztendlich verwenden, ist eines bereits klar: Der hirnlose Schleimpilz ist viel schlauer als wir denken.
