Stigmergy

Myrbanor byggda av feromonspår

Stigmergy ( / ˈ s t ɪ ɡ m ər dʒ i / STIG-mər-jee ) är en mekanism för indirekt koordination , genom miljön, mellan agenter eller handlingar. Principen är att spåret som lämnas i miljön av en individuell handling stimulerar utförandet av en efterföljande handling av samma eller olika agent. Agenter som reagerar på spår i miljön får positiva konditionsfördelar, vilket förstärker sannolikheten för att dessa beteenden fixeras i en population över tid.

Stigmergy är en form av självorganisering . Det producerar komplexa, till synes intelligenta strukturer, utan behov av någon planering, kontroll eller ens direkt kommunikation mellan agenterna. Som sådan stöder det effektivt samarbete mellan extremt enkla agenter, som kan sakna minne eller individuell medvetenhet om varandra.

Historia

Termen "stigmergi" introducerades av den franske biologen Pierre-Paul Grassé 1959 för att hänvisa till termiters beteende. Han definierade det som: "Stimulering av arbetare genom de prestationer de har uppnått." Det härstammar från de grekiska orden στίγμα stigma "märke, tecken" och ἔργον ergon "arbete, handling", och fångar uppfattningen att en agents handlingar lämnar tecken i omgivningen, tecken som den och andra agenter känner och som bestämmer och uppmuntrar deras efterföljande åtgärder.

Senare gjordes en skillnad mellan det stigmergiska fenomenet, som är specifikt för vägledning av tilläggsarbete, och den mer allmänna, icke-arbetsspecifika incitationen, för vilken termen sematektonisk kommunikation myntades av EO Wilson , från de grekiska orden σῆμα sema "tecken, token", och τέκτων tecton "hantverkare, byggare": "Det finns ett behov av ett mer allmänt, något mindre klumpigt uttryck för att beteckna frammanandet av någon form av beteende eller fysiologisk förändring genom bevis på arbete utfört av andra djur, inklusive det särskilda fallet med vägledning av merarbete."

Stigmergy är nu ett av nyckelbegreppen inom området svärmintelligens .

Stigmergiskt beteende hos icke-mänskliga organismer

Stigmergy observerades först hos sociala insekter . Till exempel myror information genom att lägga ner feromoner (spåret) på väg tillbaka till boet när de hittat mat. På så sätt utvecklar de tillsammans ett komplext nätverk av stigar som på ett effektivt sätt förbinder boet med olika matkällor. När myror kommer ut ur boet och letar efter föda, stimuleras de av feromonet att följa spåret mot födokällan. Nätverket av stigar fungerar som ett delat externt minne för myrkolonin.

Inom datavetenskap har denna allmänna metod använts i en mängd olika tekniker som kallas myrkolonioptimering , som söker efter lösningar på komplexa problem genom att deponera "virtuella feromoner" längs vägar som verkar lovande. Inom området artificiella neurala nätverk kan stigmergi användas som ett beräkningsminne. Federico Galatolo visade att ett stigmergiskt minne kan uppnå samma prestanda som mer komplexa och väletablerade neurala nätverksarkitekturer som LSTM .

Andra eusociala varelser, såsom termiter , använder feromoner för att bygga sina komplexa bon genom att följa en enkel decentraliserad regeluppsättning . Varje insekt öser upp en "lerboll" eller liknande material från sin omgivning, infunderar bollen med feromoner och lägger den på marken, först på en slumpmässig plats. Men termiter attraheras av sina bokamraters feromoner och är därför mer benägna att tappa sina egna lerbollar ovanpå sina grannars. Ju större lerhögen blir, desto mer attraktiv är den, och därför kommer mer lera att läggas till den (positiv feedback). Med tiden leder detta till byggandet av pelare, valv, tunnlar och kammare.

Stigmergi har observerats i bakterier , varav olika arter differentierar sig till olika celltyper och som deltar i gruppbeteenden som styrs av sofistikerade tids- och rumskontrollsystem. Spektakulära exempel på multicellulärt beteende kan hittas bland myxobakterierna . Myxobakterier färdas i svärmar som innehåller många celler som hålls samman av intercellulära molekylära signaler . De flesta myxobakterier är rovdjur: individer drar nytta av aggregering eftersom det tillåter ackumulering av extracellulära enzymer som används för att smälta bytesmikroorganismer. När näringsämnen är knappa aggregerar myxobakteriella celler till fruktkroppar , inom vilka de svärmande cellerna omvandlar sig till vilande myxosporer med tjocka cellväggar. Fruktprocessen tros gynna myxobakterier genom att se till att celltillväxten återupptas med en grupp (svärm) myxobakterier, snarare än isolerade celler. Liknande livscykler har utvecklats bland de cellulära slemformarna . De mest kända av myxobakterierna, Myxococcus xanthus och Stigmatella aurantiaca , studeras i olika laboratorier som prokaryota utvecklingsmodeller.

Analys av mänskligt beteende

Stigmergi som studerats i eussociala varelser och fysiska system , har föreslagits som en modell för att analysera vissa robotsystem , multiagentsystem , kommunikation i datornätverk och online-gemenskaper .

På Internet finns det många kollektiva projekt där användare interagerar endast genom att modifiera lokala delar av sin delade virtuella miljö. Wikipedia är ett exempel på detta. Den massiva strukturen av information som finns tillgänglig i en wiki eller ett mjukvaruprojekt med öppen källkod som FreeBSD-kärnan kan jämföras med ett termitbo ; en första användare lämnar ett frö av en idé (en lerklump) som attraherar andra användare som sedan bygger vidare på och modifierar detta initiala koncept, och så småningom konstruerar en utarbetad struktur av sammankopplade tankar.

Dessutom har begreppet stigmergi också använts för att beskriva hur samarbetsarbete som byggnadsdesign kan integreras. Att designa en stor samtida byggnad involverar ett stort och mångsidigt nätverk av aktörer (t.ex. arkitekter, byggnadsingenjörer, statiska ingenjörer, byggnadsingenjörer). Deras distribuerade aktiviteter kan delvis integreras genom metoder för stigmergi.

Analys av mänskliga sociala rörelser

Framväxten av programvara med öppen källkod på 2000-talet har stört affärsmodellerna för vissa proprietära programvaruleverantörer , och projekt med öppet innehåll som Wikipedia har hotat affärsmodellerna för företag som Britannica . Forskare har studerat samarbetsprojekt med öppen källkod och hävdar att de ger insikter om framväxten av storskalig peer-produktion och tillväxten av gåvoekonomi .

Stigmergiskt samhälle

Heather Marsh , associerad med Occupy Movement , Wikileaks och Anonymous , har föreslagit ett nytt socialt system där konkurrens som drivkraft skulle ersättas med ett mer kollaborativt samhälle. Detta föreslagna samhälle skulle inte använda representativ demokrati utan nya former av idé- och handlingsbaserad styrning och samarbetsmetoder inklusive stigmergi. "Med stigmergi ges en initial idé fritt, och projektet drivs av idén, inte av en personlighet eller grupp av personligheter. Ingen individ behöver tillstånd (konkurrenskraftig) eller konsensus (samarbetsvillig) för att föreslå en idé eller initiera ett projekt. "

Några på Hong Kong Umbrella Movement 2014 citerades som rekommenderade stigmergi som en väg framåt.

Se även

Vidare läsning

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Stigmergy&oldid=1132558641 "