Výskum ovocia by mohol viesť k jednoduchším a robustnejším počítačovým sieťam

Anonim

Výskum ovocia by mohol viesť k jednoduchším a robustnejším počítačovým sieťam

veda

Grantové banky

18. januára 2011

2 obrázky

Inšpirácia z ovocného mušku by mohla zjednodušiť komunikáciu bezdrôtových senzorových sietí

V priebehu rokov veda zbierala obrovské množstvo vedomostí zo skromnej ovocnej múky. Drosophila melanogaster sa používa na poskytovanie postmendelovských základov pre naše porozumenie v oblasti genetiky a tiež sa vo výskume neurovede intenzívne využívala. Najnovšie inovácie inšpirované ovocnými muškami by mohli zjednodušiť, ako bezdrôtové senzorové siete komunikujú a majú širšie aplikácie na výpočet.

Nie je to prvýkrát, kedy boli porovnávané výpočtové systémy s biologickými systémami. Učíme sa z porovnania medziLinuxom a E.coli a pomocou oka lúčov, aby sme pomohli vyvinúť rýchlejšie vizuálne prijímače pre roboty, sú len dva príklady. Tentoraz sa výskumníci na univerzite Carnegie Mellon (CMU) v Pittsburghu v Pensylvánii oboznámili s vysoko efektívnym systémom organizovania buniek v nervovom systéme ovocných múch, ktorý vyvíja aplikácie v oblasti počítačových sietí.

Bez komunikácie s okolitými bunkami alebo s predchádzajúcou znalosťou toho, čo tieto ostatné bunky robia, je vývoj nervovej sústavy lietadla schopný organizovať sa tak, že malé množstvo sa stane vedúcimi bunkami alebo bunkami prekurzorov senzorických orgánov (SOP), zatiaľ čo zvyšok sa stáva obyčajným nervové bunky. SOP, ktoré sa spájajú s priľahlými nervovými bunkami, sa nespojujú s inými SOP, ale namiesto koncov nervového systému, ktoré sú pripojené k drobným chĺpkom pre interakciu s vonkajším svetom. Čo je mimoriadne o tom, ako sa táto hierarchia buniek sama organizuje, je skutočnosť, že sa vytvorí správne číslo a kombinácia SOP buniek a nervových buniek bez potreby komplikovanej výmeny informácií.

Nízký systém letu používa pravdepodobnostnú metódu na výber buniek, ktoré sa stanú SOP. Bunky nemajú žiadne informácie o tom, ako sú navzájom prepojené, ale ako sa rôzne bunky samy vyberajú ako SOP, vysielajú chemické signály do susedných buniek, ktoré inhibujú tieto bunky aj z toho, že sa stanú SOP. Tento proces pokračuje tri hodiny, kým všetky bunky nie sú buď SOP, alebo sú susedmi SOP a múka vystupuje z pupkového štádia.

Ziv Bar-Joseph, docent strojového učenia a výpočtovej biológie v CMU a autor správy uviedol, že pravdepodobnosť, že akákoľvek bunka sa sama vybrať, sa zvyšuje nie ako funkcia pripojení, ako s použitím algoritmu maximálneho nezávislého súboru (MIS) v počítačovej sieti, ale ako funkcia času. Vedci sa domnievajú, že počítačové siete by sa mohli rozvíjať pomocou tohto inovatívneho systému vytvárania sietí, ktoré sú omnoho jednoduchšie a robustnejšie.

"Je to také jednoduché a intuitívne riešenie, nemôžem uveriť, že sme o tomto pred 25 rokmi nepomysleli, " uviedla spoluautorka Noga Alonová, matematika a informatika na Univerzite v Tel Avive a Inštitútu pre pokročilých Štúdia v Princetone, NJ

Bar-Joseph, Alon a ich spoluautori - Yehuda Afek z Univerzity v Tel Avive a Naama Barkai, Eran Hornstein a Omer Barad z Weizmanského inštitútu vedy v Rehovote, Izrael - vyvinuli nový algoritmus distribuovaného výpočtu pomocou svojich zistení. Výsledná sieť mala vlastnosti, ktoré sú vhodné pre siete, v ktorých počet a poloha uzlov nie je úplne istá vrátane bezdrôtových senzorových sietí, ako je monitorovanie životného prostredia alebo kde sú senzory rozptýlené. Tiež sa domnievajú, že by to mohlo byť použité v systémoch na kontrolu rojov robotov.

"Doba behu bola o niečo väčšia ako súčasné prístupy, ale biologický prístup je efektívny a robustnejší, pretože nevyžaduje toľko predpokladov, " povedal Bar-Joseph. "To robí riešenie aplikovateľné na mnoho ďalších aplikácií. "

Výskum bol čiastočne podporený grantom z Národných inštitútov zdravotníctva a Národnej vedeckej nadácie.

Inšpirácia z ovocného mušku by mohla zjednodušiť komunikáciu bezdrôtových senzorových sietí

Konfokálne zobrazenie obrazu z pupkového štádia vývoja ovocných múch, ktoré sa samovoľne vyberú ako prekurzory senzorických orgánov (SOP), sú označené šípkami. Tieto bunky posielajú chemické signály do susedných buniek, čím zabraňujú tomu, aby sa stali SOP a spôsobili ich fluoreskovanie červenou farbou obrazu

Chcete čistejšie, rýchlejšie načítavanie a čítanie bez reklám?
Vyskúšajte nový Atlas Plus. Zaregistrujte sa teraz len za 19 USD ročne.