Het spoor van de mier helpt ook in dataverkeer


Foto: Terri Heisele

Tijdens de jaarwisseling is het altijd spannend voor de beheerders van communicatienetwerken. Mensen bellen, sms’en, mailen of whatsappen massaal om elkaar het beste te wensen voor het nieuwe jaar. En net als bij het wegverkeer kunnen er ‘files’ ontstaan in het communicatieverkeer. Het netwerk ligt dan plat waardoor berichten niet meer aankomen, tot grote horror van de beheerders. Inspiratie voor een oplossing is gewoon te vinden in tuinen, bossen en aanrechtkastjes met jampotten: bij mieren.

In een mierennest zijn altijd hongerige monden te vullen. Daarom worden regelmatig verkenners op pad gestuurd om nieuwe voedselbronnen te vinden. Hierbij is het van belang om de snelste route te achterhalen. Niet alleen vanwege de efficiëntie, maar ook om belagers zo min mogelijk kansen te geven.

Hoe mieren dat organiseren gaat, simpel gesteld, als volgt. Stel: twee verkenners gaan tegelijkertijd, maar apart van elkaar, op pad en stuiten toevallig op dezelfde voedselbron. Tijdens hun tocht van en naar het nest laten ze een spoor achter met behulp van geurstoffen (feromonen).

Op de weg terug naar het nest volgt de mier haar eigen geurspoor van de heenweg; ze neemt dus heen en terug dezelfde route. De mier met het snelste pad zal het eerst weer thuis zijn en die route bevat twee keer zoveel feromoon als het pad van de andere verkenner, die nog niet is teruggekeerd. Omdat de snellere route sterker ruikt, geven de nestgenoten hier de voorkeur aan en kiezen dat pad. Ook zij laten op de heen en terugweg een geurspoor na en zo versterken ze de aantrekkelijkheid van die route.

Geen enkele voedselbron is onuitputtelijk en daarom zijn er continu verkenners op zoek naar nieuwe kansen en leggen ze nieuwe geursporen aan. Als de transporterende mieren onverrichterzake thuiskomen doordat de voedselbron is uitgeput, zullen ze een ander spoor volgen. Hiermee versterken ze de aantrekkelijkheid van die route, terwijl de geur van het vruchteloze spoor verdampt doordat het steeds minder wordt gebruikt. Dit geeft de mieren de flexibiliteit om van route te veranderen en voorkomt dat ze hun energie steken in nutteloze paden.

Deze aanpak heeft veel te bieden voor het versturen van gegevens via internet en telefoonnetwerken. Informatie die van zender naar ontvanger moet, kan daar op verschillende manieren komen en passeert daarbij diverse knooppunten in het netwerk. Een netwerk moet dus alle te versturen informatie – van alle zender- ontvangercombinaties – goed verdelen over de verschillende paden om die zo rap mogelijk aan te laten komen. Bovendien moet het netwerk snel reageren bij (potentiële) verstoppingen.

De foerageerstrategie van mieren helpt om dat te bereiken. Hierbij zwerven digitale ververkenners continu door het netwerk en laten een ‘digitaal feromoon’ achter. Snelle routes bevatten veel digi-geur doordat daar vele verkenners langs kunnen reizen. Verstopte paden geuren juist weinig doordat de verkenners stilstaan en geen geurspoor aan kunnen leggen. Berichten worden op basis van de sterkte van de digitale geursporen verstuurd. De snelste routes zijn de ‘sterkst geurende’ paden. En als ergens
een opstopping dreigt, dan wordt dat pad ontzien. Op die paden ‘verdampt’ het digi-feromoon immers, doordat de verkenners daar vertraging oplopen. Dit weinig geurende pad raakt in onbruik, totdat de ophoping is verdwenen en de verkenners het opnieuw markeren met digi-feromoon.

Deze zogenaamde mierenhoopalgoritmes worden ook succesvol gebruikt daar waar het vinden van de kortste, snelste of meest efficiënte route of planning uitdagend is, zoals bij logistieke nachtmerries.


Foto: De natuur als uitvinder

Gepubliceerd in dagblad Trouw op 18 maart 2016

Ylva Poelman alias De Bionische Vrouw
E: info@bionicacentrum.nl
T: 06 - 22 79 71 84