SWARM INTELLIGENCE
Applicazioni nel mondo degli uomini
Valerio Cianci – @ValerioCianci
ROMA 29/06/2014
“Il sistema Swarm Intelligence consiste
tipicamente di una popolazione di agenti
semplici, naturali, che interagiscono localmente
uno con l’altro e con il loro ambiente.
Le interazioni tra questi agenti fanno emergere
un comportamento intelligente collettivo
sconosciuto ai singoli agenti.”
Deborah M. Gordon
“Gli agenti seguono regole molto semplici, il loro
gruppo di lavoro è auto-organizzato e la
coordinazione emerge tra le differenti interazioni
tra gli individui nella colonia. Sebbene non ci sia
un controllo centralizzato che decida come i
singoli agenti dovrebbero comportarsi e queste
interazioni potrebbero sembrare primitive, prese
insieme quest’ultime diventano efficienti
soluzioni a problemi complessi e difficili.”
Eric Bonabeau
Quando un predatore colpisce un branco di
pesci, il gruppo è capace di disperdersi in modi
che rendono quasi impossibile per il predatore
riuscire a inseguire il singolo individuo. Possono
esplodere in un flash, creare una specie di bolla
intorno al predatore o fratturarsi in diversi
gocce, prima di riunirsi insieme e nuotare via.
The Genius of Swarms by Peter Miller - National Geographic Magazine
“La Swarm Intelligence lavora così: semplici creature
che seguono semplici regole, ognuna agisce su
informazioni locali. Nessuna formica vede il disegno
globale. Nessuna formica dice all'altra cosa fare.
Alcune specie possono farlo in modo più sofisticato delle
altre, ma la base comune è che non è richiesto
nessun controllo centralizzato.”
Deborah M. Gordon
Anche comportamenti
estremamente complessi
possono essere coordinati da
interazioni
estremamente semplici
Flessibilità
La colonia riesce ad adattarsi ai cambiamenti dell'ambiente.
Robustezza
Anche quando un individuo fallisce il gruppo può ancora portare a
termine l'obiettivo.
Auto – OrganizzazioneLe attività non sono controllate da un sistema centrale ne
supervisionate localmente.
“La stigmergia è un metodo di
comunicazione utilizzato nei sistemi
decentralizzati con il quale gli individui del
sistema comunicano fra loro modificando
l'ambiente circostante...”
by Self-Organization in Biological System
Perchè gruppi di scienziati e
ricercatori stanno spendendo così
tanto tempo a implementare sistemi
che imitano il loro comportamento?
Alcuni anni fa la Southwest Airlines stava avendo diversi
problemi con le operazioni di trasporto merce. In quegli anni
ebbe ingenti spese con enormi perdite di tempo, nel tentativo
di ottimizzare i propri percorsi per la consegna delle merci
In particolare i ricercatori si concentrarono sul
modo in cui le formiche foraggiano la colonia
seguendo semplici regole.
Grazie a questi miglioramenti, la Southwest
ebbe un guadagno annuale di più di
10 milioni di dollari
“La ricerca nell'ambito degli insetti sociali ha
aiutato diverse compagnie incluse Unilever,
McGraw-Hill, e Capital One a sviluppare
modi più efficienti per organizzare le proprie
strutture, dividere i compiti tra i lavoratori,
organizzare le persone e persino definire
strategie di mercato.”
by Harward Business Review
Circa 10 anni fa le compagnie telefoniche dovettero affrontare il
problema di congestione della rete di telecomunicazioni
I ricercatori dei laboratori della Hewlett-Packard (HP)
a Bristol, Inghilterra, svilupparono un programma per
computer basato sui principi di foraggiamento delle
formiche che riusciva ad indirizzare le chiamate e il
trasferimento dati in modo efficiente.
Nel programma milioni di “agenti “ software vagano
attraverso la rete di telecomunicazioni depositando
bit di informazioni (feromone), per aumentare
l'attrattiva dei percorsi presenti nelle aree meno
congestionate.
Quando un percorso diventa congestionato (percorso rosso)
gli agenti che seguono quella strada sono ritardati, così quella
strada riceve meno bit di informazioni (meno feromone) e
presto viene abbandonata.
In questo modo altri agenti possono scoprire nuove strade
alternative (percorso verde).
CONGESTED ROUTE
FREE ROUTE
AGENTS
DELAYED AGENTS
Così come i feromoni delle formiche determinano
le strade migliori da seguire per il foraggiamento
della colonia, così i bit di informazioni lasciati dagli
agenti determinano i migliori percorsi all'interno
della rete per far fluire i dati
“La soluzione basata sul sistema delle formiche ha il
vantaggio dei sistemi basati sulla
Swarm Intelligence:
flessibilità, robustezza, e auto-organizzzazione.”
by Eric Bonabeau
“...le interazioni servono ad attivare le formiche per il
foraggiamento. Un foraggiatore non va fuori a meno
che non ci siano abbastanza interazioni con altri
foraggiatori che rientrano. Questo ha senso per la
colonia perchè più cibo c'è fuori dal formicaio, più
velocemente i foraggiatori lo trovano, più velocemente
ritornano al formicaio, e più velocemente altri
foraggiatori vengono mandati fuori...”
Deborah M. Gordon
Così come un neurone trasmette il suo
stimolo ad altri neuroni per decidere se
attivarsi, una formica trasmette il suo
stimolo ad altre formiche per decidere se
foraggiare.
“Entrambi questi sistemi, quello neurale e quello
delle formiche, reagiscono in base a degli
input ricevuti, che siano formiche di ritorno nel
formicaio o inpulsi elettrici, per generare un
output, l'uscita di un'altra formica per il
foraggiamento o l'invio di un pacchetto di
neurotrasmettitori.”
Mark Goldman
INPUT FORMICA > formiche di ritorno
INPUT NEURONE > inpulsi di tensione in ingresso
OUTPUT FORMICHE > invio foraggiatore
OUTPUT NEURONI > invio pacchetto di neurotrasmettitori
Possono robot con un comportamento basato sui
principi della swarm intelligence sostituire gli essere
umani in operazioni rischiose o di salvataggio?
Vijay Kumar, un professore di ingegneria meccanica
all'università della Pennsylvania, spera nei prossimi
due anni di rendere operativa una rete di veicoli robot
per le operazioni di emergenza e di salvatggio.
SWARMANOID
un gruppo di robot cooperanti con abilità
complementari:
Foot-bots per trasportare cose o persone sul terreno
Hand-bots per scalare muri e manipolare oggetti
Eye-bots per volare e inviare informazioni alle altre unità
“...questa abitudine ai messaggi multimediali,
che ci porta ad un ascolto interpersonale basato
su tempi rapidi e contratti, in cui non si aspetta
più che l'interlocutore abbia concluso
l'esposizione per capire il suo pensiero e le sue
emozioni, ma lo si interrompe frequentemente e
prima della conclusione, convinti che sia stato
sufficiente cogliere soltanto alcune allusioni
verbali per aver compreso tutto il messaggio.”
Alberto Oliviero
Con cadenza di qualche secolo nella storia dell'occidente, avviene una trasformazione netta.
Nel giro di pochi decenni la società si riconfigura. Solo cinquant'anni dopo è già nato un mondo nuovo, e le persone che vi nascono non riescono neanche ad immaginare a fondo il
mondo in cui i loro nonni avevano vissuto e in cui erano nati i loro genitori.
Noi stiamo vivendo oggi una di queste trasformazioni.Peter F. Drucker
Dobbiamo comportarci come se fossimo su una barca a vela
nell'oceano, non sappiamo cosa potrebbe succedere ma
dobbiamo essere pronti a muoverci.
Flessibilità
La colonia riesce ad adattarsi ai cambiamenti dell'ambiente.
Robustezza
Anche quando un individuo fallisce il gruppo può ancora portare a
termine l'obiettivo.
Auto – OrganizzazioneLe attività non sono controllate da un sistema centrale ne
supervisionate localmente.
Liquefare un organizzazione significa distruggere le
assunzioni portate avanti dall'era industriale per le
quali le strutture debbano essere rigide e muoversi
oltre per renderle flessibili, dinamiche e antifragili.
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