Una muffa ha riprogettato in sole 28 ore la rete metropolitana di Tokyo
Una ricerca pubblicata su Science ha dimostrato come un fungo sia stato capace di ripensare, in meglio, l’intera rete ferroviaria della città giapponese.
Una ricerca pubblicata su Science ha dimostrato come una semplice muffa sia capace di giungere alle stesse conclusioni riprogettando l’intera rete in sole 28 ore.
L’intelligenza artificiale ha ancora tanta strada da fare prima di rubarci il lavoro. Molto più probabile, invece, essere sostituiti da una muffa mucillaginosa, la Physarum Polycephalum: questo microorganismo è riuscito a riprogettare il complesso sistema di treni e metropolitane della prefettura di Tokyo in meno di 28 ore. Con ottimi risultati.
La muffa e le reti adattative
La muffa oggetto di questo singolare e stupefacente esperiemento si chiama Physarum Polycephalum ed è di colore giallastro. Si tratta di un organismo unicellulare che nasce e prolifica in ambienti freschi e umidi, mostrando un’incredibile capacità di risolvere problemi complessi di network analysis. Riuscirebbe infatti a orientarsi e muoversi attraverso i labirinti, non solo in maniera efficiente, trovando il percorso pià breve in un labirinto o collegando in modo efficiente differenti punti di alimentazione con una lunghezza totale ridotta, ma è lo fa minimizzando la distanza fra coppie di fonti e con un elevato grado di tolleranza a eventuali disconnessioni, spendendo la quantità minima di energia.
Utilizzando un gergo più tecnico, potremmo dire che questa mucillagine ha la capacità di risolvere problemi complessi di network analysis, e di raggiungere i punti di suo interesse costruendo il percorso migliore: minimo dispendio energetico e massima efficienza.
L’esperimento, a base di avena
La metropolitana di Tokyo è stata inaugurata nel 1927. Da allora, e per gli 80 anni successivi, i lavori di miglioria su questo complesso sistema ferroviario non si sono mai fermati. Il lavoro di centinaia di ingegneri ed urbanisti l’ha resa una delle infrastrutture più efficienti al mondo.
Ed è proprio con questo complesso sistema ingegneristico che la Physarum Polycephalum si è cimentata. L’esperimento, condotto da un pool di ricercatori di tre università (Hokkaido e Hiroshima, dal Giappone, e Oxford, dall’Inghilterra), ha previsto proprio la riproduzione in scala dell’area metropolitana di Tokyo. Su questa piccola superficie, in corrispondenza delle cittadine da toccare, sono stati posti fiocchi d’avena, di cui la muffa è ghiotta. Al centro, proprio in corrispondenza della Stazione Centrale, è stata collocata la muffa. Lo schema dei fiocchi d’avena riproduceva quello delle principali città intorno alla capitale giapponese, raggiungibili con gli stessi treni.
Lasciata libera di agire, la muffa ha inizialmente cominciato a muoversi, ma soprattutto a crescere in maniera esponenziale, e nelle prime 10 ore ha toccato le città principali prese in esame, apparentemente raggiunte in maniera casuale.
La muffa si è quindi riorganizzata, passando da una struttura in espansione a una struttura ramificata e ha riscritto il sistema metropolitano di Tokyo. Nel corso di 28 ore, è stata in grado di realizzare una nuova configurazione più valida e pratica di quella esistente, rintracciando il percorso più efficiente per connettere tutti i punti interessati.
Il modello matematico
Osservandone la crescita, e la formazione di una rete che per efficienza, realizzabilità e costi era paragonabile alla reale infrastruttura del sistema ferroviario dell’area di Tokyo, i ricercatori sono poi riusciti a cogliere il meccanismo che consente alla muffa di approvvigionarsi in modo così efficiente e a incorporarlo in un modello matematico. “Il modello cattura la dinamica fondamentale dell’adattabilità di una rete attraverso l’interazione fra regole locali e produce reti con proprietà confrontabili o superiori a quelle delle nostre reti infrastrutturali reali. Il lavoro di Tero e colleghi fornisce un affascinante e convincente esempio di come modelli matematici ispirati alla biologia possano fornire sistemi tecnici dotati di caratteristiche essenziali dei sistemi viventi, utili soprattutto in campi come la computer science”, ha scritto Wolfgang Marwan della Otto von Guericke University, in Germania, in un commento al lavoro pubblicato su “Science”.
Come fa ad essere così intelligente?
Nonostante la sua semplice struttura unicellulare, Physarum è dotato di migliaia di nuclei. Questo le conferisce la capacità di rispondere a più stimoli contemporaneamente ed estendere i suoi pseudopodi a piacimento, alla ricerca di risorse nutritive e fonti di luce.
Le possibili applicazioni di questa scoperta
Il comportamento del Physarum Polycephalum dimostra come un sistema così malleabile può essere utile per creare reti che devono cambiare nel tempo, come ad esempio i sistemi di sensori wireless a corto raggio che fornirebbero avvisi precoci di incendi o inondazioni. Poiché questi sensori vengono distrutti quando si verifica un disastro, la rete deve reindirizzare le informazioni in modo efficiente e rapido.
Questa muffa, o altre dal comportamento affine, potrebbero offrire soluzione a qualsiasi problema di networking che normalmente richiederebbe l’intervento di specialisti e avanzati software di progettazione: reti ferroviarie, viabilità urbana, infrastrutture informatiche. Di più, il suo modello di ottimizzazione dei collegamenti nutritizi potrebbe essere applicato allo studio delle reti di vasi sanguigni che alimentano i tumori.
fonte: Le Scienze I KerrSpa I Domus
immagine di copertina: AAAS Science
autore: Barbara Marcotulli
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