Kottaraisen sivuääniä syntyy päivänvalon hämärtyessä niiden yöpymispaikkojen yli. Shutterstock / Albert Beukhof

Sana parvi sisältää usein kielteisiä konnotaatioita – ajattele raamatullisia heinäsirkkoja tai pääkatuja, jotka ovat täynnä viime hetken ostajia jouluruuhkan aikana. Parveilu on kuitenkin välttämätöntä monien eläinryhmien selviytymiselle. Ja nyt parvitutkimuksella on potentiaalia muuttaa asioita myös ihmisten kannalta.

Mehiläiset parveilevat tehdäkseen omansa etsiä uusia pesäkkeitä tehokkaampi. Kottaraiset käyttävät häikäiseviä sivuääniä väistääkseen ja hämmentääkseen saalistajat. Nämä ovat vain kaksi esimerkkiä luonnosta, mutta parveilua voi nähdä lähes joka kolkassa eläinkunnan.

Matemaatikkojen, biologien ja yhteiskuntatieteilijöiden tutkimus auttaa meitä ymmärtämään parveilua ja hyödyntämään sen voimaa. Se on jo käytössä väkijoukon hallinta, liikenteen hallinta ja ymmärtää tartuntatautien leviäminen. Viime aikoina se on alkanut muokata tapaa, jolla käytämme tietoja terveydenhuoltoon, käytämme droneja sotilaallisissa konflikteissa ja sitä on käytetty lyömään lähes ylitsepääsemättömät vedonlyöntikertoimet urheilutapahtumissa.

Parvi on järjestelmä, joka on suurempi kuin osiensa summa. Aivan kuten monet neuronit muodostavat aivot, jotka kykenevät ajattelemaan, muistiin ja tunteisiin, eläinryhmät voivat toimia yhdessä muodostaen "superaivot", jotka osoittavat erittäin monimutkaista käyttäytymistä, jota ei näy yksittäisillä eläimillä.

Keinoelämän asiantuntija Craig Reynolds mullisti parvitutkimuksen vuonna 1986 julkaisemalla Boids malli tietokonesimulaatio. Boids-malli jakaa parven yksinkertaisiksi säännöiksi.

Simulaation Boidit (lintu-oidit), kuten avatarit tai videopelin hahmot, ohjataan liikkumaan samaan suuntaan kuin naapurit, liikkumaan kohti naapuriensa keskimääräistä sijaintia ja välttämään törmäyksiä muiden boidien kanssa.

Boids-simulaatiot ovat hämmästyttävän tarkkoja verrattuna todellisiin parviin.

Boids-malli viittaa siihen, että parvi ei tarvitse johtajia koordinoimaan käyttäytymistä – kuten jalankulkijoita kaupungin keskustassa opastetun museokierroksen sijaan. Parveissa näkemämme monimutkainen käyttäytyminen johtuu yksilöiden välisistä vuorovaikutuksista, jotka noudattavat samoja yksinkertaisia ​​sääntöjä rinnakkain. Fysiikan kielellä tämä ilmiö tunnetaan nimellä syntyminen.

Pesän mieli

Vuonna 2016 yhdysvaltalainen teknologiayritys Yksimielinen AI käytti parven älyn voimaa voittaa Kentucky Derby "superfecta" -vedon, ennustaa menestyksekkäästi ensimmäisen, toisen, kolmannen ja neljännen sijoittuneen ratsastajan kuuluisassa Yhdysvaltain hevoskilpailussa.

Teollisuuden asiantuntijat ja perinteiset koneoppimisalgoritmit teki joukon vääriä ennusteita. Unanimous AI:n värväämät amatöörikilpailun harrastajat yhdistivät tietonsa voittaakseen 541/1 kertoimet.

 Toiveikkaat vedonlyöjät panostavat miljoonia dollareita Kentucky Derbyyn joka vuosi. Shutterstock / Cheryl Ann Quigley

Vapaaehtoisten menestys piilee tavassa, jolla heidän ennusteensa luotiin. Sen sijaan, että äänestäisivät ratsastajista ja kokosivat heidän valintojaan, vapaaehtoiset käyttivät Yksimielisen tekoälyn parvitietoalusta osallistua reaaliaikaiseen digitaaliseen köydenvetoon lintu- ja mehiläisparvien inspiroimana.

Kaikki vapaaehtoiset vetivät samanaikaisesti valitsinta. Tämä antoi ihmisille mahdollisuuden muuttaa mieltymyksiään toisten toimien perusteella (esimerkiksi henkilö on saattanut siirtyä kohti toista valintaansa B:n sijaan ensimmäisen valintansa C:n sijaan, jos hän näki A:n ja B:n olevan selkeitä suosikkeja ).

Reaaliajassa toisilleen vastaaminen mahdollisti Unanimousin AI:n vapaaehtoisten yhteisen suorituskyvyn. hyvin perillä olevia henkilöitä.

Lisäksi olivatko yleisimmät vapaaehtoisten yksittäiset valinnat määrittäneet tilauksen, vain 2016-voittaja ja vedonvälittäjien suosikki, nyquist, olisi sijoitettu oikein.

Terveysongelmat

Myös samankaltaiset parviteknologiat kiinnostavat yhä enemmän terveydenhuollon sektori, missä puhua tekoälyvallankumouksesta kehottaa kasvava huoli potilaiden yksityisyydestä.

Kuten riippuvuus tietopohjaiset tekniikat terveydenhuollossa kasvaa, samoin myös laajojen potilastietosarjojen kysyntä. Yksi tapa täyttää nämä vaatimukset on yhdistää tietoja laitosten ja joissakin tapauksissa maiden välillä.

Usein potilastietojen siirto edellyttää kuitenkin tiukat tietosuojasäännökset. Ratkaisu tähän ongelmaan on käyttää vain talon sisäisiä tietoja, vaikka tämä tapahtuu usein diagnostisen tarkkuuden kustannuksella.

Vaihtoehtona on parvi. Tutkijat uskovat, että parviäly voi säilyttää diagnostisen tarkkuuden ilman raakatietojen vaihtoa laitosten välillä.

Esitutkimukset ovat osoittaneet, että tietojen tallennuksen hajauttaminen vuorovaikutteisten solmujen verkkoon voi tarjota instituutioille yhteisen viisauden edun. Tämä tarkoittaa, että tiedonkulkua koordinoivaa keskuskeskusta ei ole, eivätkä laitokset pääse käsiksi toistensa yksityisiin potilastietoihin.

Keskitetty koneoppiminen käyttää tietoja, jotka on ladattu jaettuun keskittimeen, jossa koneoppiminen tapahtuu käyttämällä kaikkea saatavilla olevaa dataa. Hajautetuissa järjestelmissä jokainen laitos tallentaa tiedot erikseen omaan solmuun. Koneoppiminen tapahtuu paikallisesti jokaisessa solmussa (käyttämällä vain omaa dataa), mutta koneoppimisen tulokset jaetaan verkon kesken kaikkien solmujen hyödyksi. Tällä prosessilla varmistetaan, että potilastietoja ei vaihdeta laitosten välillä, mikä säilyttää potilaan yksityisyyden.
Droneparvet voivat pian asuttaa taistelukentällä. Shutterstock / Andy Dean valokuvaus

Parvet ja sodankäynti

Drone-tekniikkaa käytetään yhä enemmän etulinjan taisteluissa, viime aikoina erityisesti Ukrainan joukot vuonna käynnissä oleva Venäjän ja Ukrainan välinen konflikti. Perinteinen drone-tekniikka vaatii kuitenkin nykyisellään henkilökohtainen valvonta.

Nykyinen puolustustutkimus Tavoitteena on helpottaa droonien välistä viestintää, jolloin yksi ohjain voi ohjata drooniparvia. Tällaisen tekniikan kehitys lupaa parantaa huomattavasti skaalautuvuus, tiedustelu ja huomiota herättävä Taisteludroneiden ominaisuudet mahdollistamalla jatkuvan tiedonvälityksen drooniryhmien sisällä.

Kun tutkimus syventää parveilua, löydämme maailman, jossa kollektiivinen toiminta luo monimutkaisuutta, sopeutumiskykyä ja tehokkuutta. Teknologian kehittyessä parviälyn rooli kasvaa ja kietoutuu maailmamme parvien kiehtovaan dynamiikkaan.

Author

Samuel Johnson, DPhil-kandidaatti matemaattisessa biologiassa, Oxfordin yliopisto

Tämä artikkeli julkaistaan ​​uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.