Tế bào thần kinh của ruồi giấm ứng dụng trong mạng máy tính

  • 889

Các tế bào thần kinh của ruồi giấm đã thành công trong việc thiết lập một hệ thống phát triển sinh học, hoạt động một cách logic, và cho thấy rằng hệ thống phát triển sinh học này, có thể được viết lại dưới dạng một thuật toán tin học để giải quyết vấn đề hiện tại một cách tiện lợi và hiệu quả,’ theo nhà nghiên cứu Mark Fricker.


Trong các mạng máy tính thông minh, một số cảm biến có thể tự nắm quyền điều khiển mạng máy tính, để đưa ra các cảnh báo về trụ sở chính, trong trường hợp, một số lượng nhất định các cảm biến phát hiện những dấu hiệu bất ổn cho thấy một núi lửa có thể thức dậy. Cách tiếp cận mới này, được đăng tải trên tạp chí Science, số ra ngày 13 tháng 1 năm 2011.

Trong khi các nhà khoa học máy tính đã giả định về những gì các cảm biến cần phải biết”, theo Bar-Joseph, một nhà nghiên cứu làm việc tại Đại học Carnegie Mellon ở Pittsburgh, Hoa Kỳ, người đứng đầu nghiên cứu mới, thì các tế bào thần kinh của ấu trùng ruồi giấm không quan tâm rằng có bao nhiêu tế bào khác ở xung quanh chúng, nhưng chúng vẫn có khả năng tự điều khiển để phát triển thành một hệ thống lông cảm biến đặc trưng., ông nói. “Chúng hoạt động trong một môi trường hạn chế hơn nhiều mà vẫn đưa ra những giải pháp tối ưu.”

Thật vậy, khi ấu trùng ruồi giấm phát triển, mỗi tế bào của ruồi giấm sẽ đảm nhận những nhiệm vụ cụ thể, chẳng hạn như là những chất liệu sẽ trở thành các sợi lông cảm biến giúp ruồi giấm cảm nhận môi trường xung quanh nó. Mỗi sợi lông cảm biến này sẽ được bao quanh bởi những tế bào không hóa thành lông. Cách bố trí này, tình cờ sẽ tạo ra những tế bào đặc trưng riêng biệt, hoặc các tế bào chủ chốt, nhưng không bao giờ xuất hiện hai tế bào lông cảm biến nằm cạnh nhau, điều này tương tự như cách thức quản lý tài nguyên dùng chung trong mạng máy tính , theo Bar-Joseph.

Trong 30 năm qua, các nhà khoa học máy tính đã nghĩ rằng để mạng máy tính hoạt động có hiệu quả nhất, khi chỉ định rõ một số ít các bộ vi xử lý trở thành các máy chủ nắm quyền điều khiển để chúng có thể nhanh chóng giao tiếp với phần còn lại của mạng, mỗi bộ vi xử lý sẽ xử lý dữ liệu cho các máy con ở lân cận. Theo đó, một số bộ vi xử lý sẽ tự nhận mình là máy chủ nắm quyền điều khiển, dựa trên cách thức kết nối hiện thời của chúng với các bộ xử lý khác.

Khi một tế bào tự điều chỉnh thành một sợi lông cảm biến, nó sẽ gửi ra một tín hiệu protein để ức chế các tế bào lân cận, làm cho các tế bào lân cận không thể trở thành lông cảm biến được nữa.

Các tế bào thần kinh của ruồi giấm sẽ tự biến đổi sau một thời gian chờ, thay vì dò tìm một tế bào lông cảm biến ở xung quanh mình, theo kết quả nghiên cứu của Bar-Joseph và các đồng nghiệp. Sau khi chờ đợi trong một khoảng thời gian, nếu một tế bào thần kinh không nhận được một tín hiệu protein chỉ thị nó "đừng trở thành sợi lông cảm biến”, thì nó sẽ tự biến đổi trở thành một sợi lông cảm biến. Các thuật toán mới cho thấy rằng mạng lưới cảm biến có thể làm như vậy, mà không mất nhiều thời gian và năng lượng để thu thập tất cả các thông tin của các cảm biến ở gần đó, theo Bar-Joseph. Thuật toán này có thể áp dụng cho các mạng máy tính cảm biến không dây, hoạt động như một hệ thống từ xa để giám sát hoạt động núi lửa hoặc điều khiển các robot, một cách hiệu quả.

Giờ đây bạn không cần quan tâm tới bất kỳ người hàng xóm nào”, theo Bar-Joseph. “Mỗi cảm biến có thể nằm gần 5 hoặc 500 cảm biến khác và chúng cũng chẳng cần phải nhận ra điều này.”

Cách tiếp cận này là “một điều tuyệt vời”, theo Mark Fricker làm việc tại Đại học Oxford, England, người đang áp dụng những kết quả nghiên cứu trên để xây dựng những hệ thống mạng máy tính hiệu quả hơn. “Các tế bào thần kinh của ruồi giấm đã thành công trong việc thiết lập một hệ thống phát triển sinh học, hoạt động một cách logic, và cho thấy rằng hệ thống phát triển sinh học này, có thể được viết lại dưới dạng một thuật toán tin học để giải quyết vấn đề hiện tại một cách tiện lợi và hiệu quả.”

Hồ Duy Bình ([email protected])
  • 889

Theo dõi cộng đồng KhoaHoc.tv trên facebook