Znanost inspirirana prirodom – Slika 3 i 9

Inteligencija roja i matematika

Autori teksta: Bojan Crnković i Vedrana Mikulić Crnković, Fakultet za matematiku, Sveučilište u Rijeci

Matematička optimizacija dio je matematike koji proučava metode za određivanje maksimuma ili minimuma realnih funkcija. Mnoge praktične probleme u znanosti i svakodnevici možemo svesti na određivanje minimumima neke funkcije koja je posljedica matematičkog modela promatranog problema. Upravo zato su optimizacijske metode često korištene u primijenjenoj matematici, a probleme koji se tim metodama rješavaju nalazimo u različitim područjima: tehničke znanost, ekonomija, računarstvo, i sl.

Jedan od metoda optimizacije bazirana je na ponašanjima koja uočavamo u prirodi, odnosno na inteligenciji roja.

Inteligencija roja je kolektivno ponašanje decentraliziranih, samoorganiziranih sustava koja nastaje iz jednostavnih pravila ponašanja jedinki. Izraz su uveli Gerardo Beni i Jing Wang 1989. godine, u kontekstu staničnih robotskih sustava. Takvi sustavi se tipično sastoje od populacije jednostavnih agenata ili jedinki koji imaju kolektivni zadatak otkriti minimum neke funkcije u svojoj virtualnoj ili pravoj okolini. Inspiracija za ovakve postupke  dolazi iz prirode, posebice bioloških sustava odnosno rojeva koji mogu obavljati vrlo složene postupke. Agenti slijede vrlo jednostavna pravila, i iako ne postoji centralizirana kontra koja bi određivala kako bi se pojedini agenti trebali ponašati pravila ponašanja dovode do kolektivnog globalnog ponašanja koje izgleda kao da postoji kolektivna inteligencija roja.

Pojedini agenti nemaju uvid u globalnu sliku već samo komuniciraju sa svojim susjedima i imaju određen stupanj nasumičnog ponašanja. Primjeri inteligencije rojeva u prirodnim sustavima uključuju kolonije mrava, kolonije pčela, jata ptica i plove riba. Svaki od spomenutih rojeva ima svoje specifičnosti koje su znanstvenici pretočili u algoritme koji se izvršavaju na računalo i uspješno rješavaju mnoge probleme s kojima se znanstvenici i inženjeri suočavaju svakodnevno na svom poslu. Najčešća primjena je u problemima organizacije jednostavnih robota.

Osim za znanstvena istraživanja, ovakvi algoritmi se koriste za simulaciju ponašanja velikih skupina ljudi koja su posebno korisna kod snimanja filmova gdje je često problem stvoriti uvjerljive računalom generirane scene. Neki od filmova koji su koristili ove metode su Gospodari prstenova, Batman itd.

Scroll to Top