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Unicelulares decidió problema de matemáticas

Los investigadores han demostrado que la ameba, un organismo unicelular que consiste principalmente en protoplasma en gel, tiene capacidades computacionales únicas.

phys.org

Investigadores de la Universidad de Keio han propuesto una ameba para resolver el problema del vendedor ambulante. Este es un problema de optimización muy conocido en el que necesita encontrar la ruta más corta entre varias ciudades para poder visitar cada ciudad una vez y regresar al punto de partida.

Esta tarea es NP-completa: a medida que crece el número de ciudades, el tiempo que tarda una computadora en resolver aumenta exponencialmente debido a más opciones. Por ejemplo, para cuatro ciudades solo hay tres rutas posibles, pero para ocho ciudades el número de rutas posibles aumenta a 2520.

Los científicos estudiaron la ameba Physarum polycephalum.Se colocó en el centro de un “chip”, una placa redonda especial con 64 canales estrechos, encima de una placa con agar nutriente. La ameba podría moverse en diferentes direcciones, formando apéndices, pseudópodos. Cerrando cada canal, ella absorbió la sustancia de ahí.

A la ameba no le gusta la luz. Tan pronto como ella “comió” agar de un canal, los científicos lo iluminaron para que la ameba no volviera más allí. Además, la retroiluminación se diseñó para que la celda única no pudiera entrar en dos canales al mismo tiempo. Así, la ameba tuvo que resolver el problema: encontrar la mejor ruta a través de los canales, ingresándolos a su vez.

Ameba logró. Resultó que la célula única puede encontrar una solución razonable (casi óptima) para este problema. Curiosamente, el tiempo requerido para la solución aumentó linealmente con un aumento en el número de ciudades de cuatro a ocho.

“Aunque las computadoras convencionales también pueden encontrar soluciones aproximadas en tiempo lineal, el enfoque de la ameba es completamente diferente de los algoritmos tradicionales”, escriben los científicos. – Amoeba explora el espacio de la solución, redistribuyendo continuamente el gel en el cuerpo amorfo. Lo hace a una velocidad constante y procesa los datos visuales en paralelo, en lugar de secuencialmente “.

Aunque una computadora normal puede resolver el problema del vendedor ambulante mucho más rápido que una ameba, los resultados de la investigación pueden abrir el camino a nuevas computadoras analógicas que recibirán soluciones aproximadas a problemas mucho más complicados en tiempo lineal.

En el futuro, los investigadores planean mejorar las habilidades computacionales de la ameba. Los científicos también esperan que, en un esquema más amplio, la ameba pueda resolver el problema de los vendedores ambulantes en cientos de ciudades.

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