表面上，螞蟻和互聯(lián)網(wǎng)好像沒什么共同之處 ， 但二者之間卻存在驚人的相似性 。據(jù)物理學家組織網(wǎng)近日報道，斯坦福大學研究人員發(fā)現(xiàn)，一種叫做收獲蟻的螞蟻在決定派多少螞蟻出去找食物時，所用方法和互聯(lián)網(wǎng)TCP(傳輸控制協(xié)議)確定還有多少帶寬可用來傳輸數(shù)據(jù)的方法極為相似 。相關(guān)論文發(fā)表在《公共科學圖書館·計算生物學》雜志上 。
斯坦福大學生物學教授黛博拉·戈登與計算機科學教授、研究網(wǎng)絡(luò)文件傳輸?shù)膶＜野屠て绽涂柡献鳎芯恳粋€蟻群在派覓食蟻出去找食物時 ， 它們是怎樣做決定的 。“從本質(zhì)上說，螞蟻確定能得到多少食物的方法，和傳輸文件時TCP確定還有多少帶寬可用的算法是一樣的 。”普拉巴卡爾說 。
TCP是在互聯(lián)網(wǎng)上管理數(shù)據(jù)、控制擁堵的一種算法，在整體上允許早期網(wǎng)絡(luò)從幾十個結(jié)點擴增到今天的數(shù)十億用戶 。其工作原理是：A作為源頭，傳一份文件到目的地B ， 此文件被分解為若干小包 ， B每接到一個小包，發(fā)送一個確認給A，表示文件已經(jīng)到達 。
這種反饋回路讓TCP能暢通運行而避免擁堵：如果返回確認的速度比數(shù)據(jù)發(fā)送速度慢，表示已沒有多少帶寬，源頭控制的數(shù)據(jù)傳輸就會相應(yīng)地慢下來；如果返回確認更快，源頭就會加快傳輸速度 。這一過程決定了還有多少帶寬和數(shù)據(jù)傳輸速度 。
收獲蟻的覓食行為與此很相似 。戈登發(fā)現(xiàn)，收獲蟻離開巢穴出去覓食的速度和能獲得的食物多少有關(guān)(相當于可用帶寬) 。一般情況，覓食蟻只有找到食物才會回巢 。如果食物豐富，它們返回的速度快 ， 就會有更多同伴出去覓食；如果覓食速度變慢 ， 甚至有些同伴開始空手而歸 ， 覓食就可能停止 。
普拉巴卡爾寫下了一只螞蟻覓食的算法(TCP—影響算法)，并預(yù)測覓食行為取決于可找到的食物數(shù)量，戈登則通過實驗來控制覓食蟻返回的速度 。他們發(fā)現(xiàn)，TCP—影響算法幾乎與實驗中螞蟻的行為精確吻合 。
他們還發(fā)現(xiàn)，螞蟻還遵循TCP的兩個階段 。一個叫緩慢啟動，用于描述源頭在開始發(fā)送一個大波包時需要計算的帶寬；同樣 ， 收獲蟻在開始覓食時，會先派些螞蟻去看看能找到的食物多不多，然后再根據(jù)情況增加或減少外派螞蟻的速度 。另一階段叫超時，此時數(shù)據(jù)傳輸連接中斷，源頭停止發(fā)送文件包；同樣，如果一些覓食蟻返回巢穴的速度超過20分鐘，就沒有螞蟻再出去 。
“螞蟻早就發(fā)現(xiàn)了我們現(xiàn)在所知的算法，它們一直這么做了上百萬年 。”普拉巴卡爾說 ， 如果上世紀70年代發(fā)現(xiàn)這一點的話，那時TCP還沒寫出來，收獲蟻就能影響互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計 。
戈登認為研究蟻群行為有助于我們設(shè)計互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng) 。地球上的螞蟻有1.1萬種，它們生活在不同的地方，處理著各種生態(tài)問題 。“螞蟻已經(jīng)進化出了處理我們意想不到的問題的能力 。從計算的角度來說，每一只螞蟻的能力是有限的，但蟻群集體卻能完成復(fù)雜的任務(wù) 。螞蟻算法必然是簡單的、分布式的而且可升級 ， 這正是我們在大型分布式設(shè)計系統(tǒng)中所需要的特性 。理解螞蟻如何管理自身行為，有助于發(fā)現(xiàn)更多對互聯(lián)網(wǎng)算法有益的應(yīng)用 。”戈登說 。
【螞蟻群行為酷似互聯(lián)網(wǎng)傳輸協(xié)議】
科技日報(常麗君)

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