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第十五章 人工进化 15.8 蚂蚁的算法天赋

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意大利米兰的一组研究员提出了一些新的进化和学习方法。他们的方法填补了艾克利所提到的“所有可能的计算空间”中的一些空白。这些研究员们把自己的搜索方法称为“蚁群算法”,是因为他们受到了蚁群集体行为的启迪。

蚂蚁把分布式并行系统摸了个门清。蚂蚁既代表了社会组织的历史,也代表了计算机的未来。一个蚁群也许包含百只万工蚁和数百只蚁后,它们能建起一座城市,尽管每个个体只是模模糊糊地感觉到其他个体的存在。蚂蚁能成群结队地穿过田野找到上佳食物,仿佛它们就是一只巨大的复眼。它们排成协调的并行行列,穿行在草木之间,并共同使其巢穴保持衡温,尽管世上从未有任何一只蚂蚁知道如何调节温度。

一个蚂蚁军团,智愚而不知测量,视短而不及远望,却能迅速找到穿越崎岖地面的最短路径。这种计算正是对进化搜索的完美映射:一群无知而短视的个体们在数学意义上崎岖不平的地形上同时作业,试图找出一条最优路径。蚁群就是一个并行处理机。

真正的蚂蚁通过名为信息素的化学系统来彼此交流。蚂蚁在彼此之间以及自己的环境中散发信息素。这些芳香的气味随着时间的推移而消散。它还能通过一连串的蚂蚁来接力传播:它们嗅到某种气味,复制它并传给其它蚂蚁。信息素可以被看作是在蚂蚁系统内部传播或交流的信息。

米兰小组(成员为阿尔贝托·克罗尼、马可·多利古和维多里奥·马涅索)按照蚂蚁的逻辑构建了方程式。他们的虚拟蚂蚁是一大群并行运转的愚笨处理器。每个虚拟蚂蚁有一个微不足道的记忆系统,可以进行本地沟通。如果干得好的话,所获得的奖赏也以一种分布式计算的方式与其他同类分享。

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