Муравьи изобрели интернет-алгоритмы задолго до людей

Почти таким же образом интернет-протокол TCP узнаёт, сколько трафика доступно для передачи данных. Исследователи назвали принцип, используемый муравьями, «антернетом» (anternet, от слова ant — «муравей»).

За насекомыми наблюдала биолог Дебора Гордон, а мысль о файлах пришла в голову профессору компьютерных наук по имени Баладжи Прабхакар.

Transmission Control Protocol (TCP) представляет собой алгоритм, выполняющий функции регулировщика на «перекрёстках» интернет-потоков. Благодаря ему Сеть так быстро выросла до миллиардов узлов.

Принцип его работы следующий: источник (А) передаёт файл, разбитый на несколько пакетов, в пункт назначения (Б). С получением каждого пакета Б отправляет соответствующее уведомление в адрес А. Обратная связь необходима для предотвращения перегрузки. Если уведомления приходят медленнее, чем отправлялись данные, значит, пропускная способность снизилась, и отправлять данные следует постепенно. В противном случае источник повышает скорость передачи.

Как выяснили исследователи, Pogonomyrmex barbatus ведут себя почти аналогичным образом. Скорость, с которой муравьи отправляются за пропитанием, соответствует скорости поступления продовольствия. Насекомое не вернётся в гнездо, пока не найдёт корм. Если семян в окрестностях очень много, жнецы возвращаются быстрее, и в этом случае к ним присоединяется всё больше муравьёв. Если же разведчики уходят надолго, конвейер замедляется и даже останавливается.

Прабхакар написал алгоритм для прогнозирования поведения муравьёв в зависимости от количества пищи, и он действительно подтвердил свое сходство с действием протокола TCP. «Муравьи обнаружили этот алгоритм миллионы лет назад», — подчеркивает специалист.

Любопытно, что насекомые знают и о двух других фазах TCP. Одна из них известна как медленный старт: сначала источник отправляет большую порцию пакетов, чтобы измерить пропускную способность. Точно так же муравьи поначалу отправляются на поиск пищи большой группой.

Другой протокол («тайм-аут») используется, когда связь нарушается и источник прекращает передачу пакетов. Если насекомые не возвращаются в гнездо в течение 20 минут, отправка новых разведчиков приостанавливается.

Прабхакар отмечает, что столь рациональное поведение муравьёв было обнаружено ещё в 1970-х годах и, теоретически, могло повлиять на создателей Интернета.

Результаты исследования опубликованы в журнале PLoS Computational Biology.