Un'ameba elettronica risolve i problemi di vita reale

AGI - Una piccola ameba elettronica ha fornito in tempo lineare una soluzione approssimativa al 'problema del venditore ambulante', un problema rappresentativo di ottimizzazione combinatoria. Pubblicato sulla rivista Scientific Reports, questo risultato è stato raggiunto dagli esperti dell'Università di Hokkaido e dell'azienda Amoeba Energy, in Giappone, che hanno sviluppato un computer analogico per trovare una soluzione rapida e affidabile al "problema del venditore ambulante", noto anche come "problema politico itinerante", che riguarda gli 'Stati' che hanno varie 'città', e un venditore/politico che deve visitare esattamente una città per ogni Stato.

"Molte attività delle applicazioni del mondo reale come la pianificazione e la programmazione - afferma Seiya Kasai dell'Università di Hokkaido - nella logistica e nell'automazione sono formulate matematicamente come problemi di ottimizzazione combinatoria. I computer digitali convenzionali, inclusi i supercomputer, sono inadeguati per risolvere questi problemi complessi in un periodo di tempo lineare, perché il numero di soluzioni di cui hanno bisogno per valutare la situazione aumenta esponenzialmente con la dimensione del problema".

L'esperto aggiunge che per questa ragione sono stati sviluppati nuovi computer, le macchine Ising, che richiedono una pre-elaborazione complicata per convertire ogni attività in una forma gestibile, per cui esiste il rischio che il risultato sia una soluzione incoerente che non soddisfi vincoli o richieste.

"La nostra ameba elettronica - sostiene l'esperto - è un computer analogico ispirato a un organismo ameboide unicellulare e consente di superare queste difficoltà. L'ameba è nota per massimizzare l'acquisizione di nutrienti in modo efficiente deformando il suo corpo".

Il team ha dimostrato che il dispositivo è stato in grado di risolvere il problema, trovando il percorso più breve per visitare ogni città esattamente una volta e tornare al punto di partenza. "Il nucleo dell'ameba cerca una soluzione nell'ambiente elettronico - spiega lo scienziato - in cui i valori di resistenza alle intersezioni delle barre trasversali rappresentano i vincoli e le richieste del problema".

Stando ai risultati del gruppo di ricerca, l'ameba elettronica è stata in grado di trovare il percorso più breve in un periodo di tempo ragionevole. "Il circuito ha trovato in modo affidabile una soluzione compatibile e accettabile con una lunghezza del percorso significativamente inferiore alla lunghezza media ottenuta dal campionamento casuale - riporta Kenta Saito, seconda firma dell'articolo - e il tempo necessario per trovare una soluzione è cresciuto linearmente rispetto al numero delle città".

"Il computer analogico - conclude Masashi Aono di Amoeba Energy - è costituito da un circuito semplice e compatto, per cui potrebbe affrontare molti problemi del mondo reale, in cui input, vincoli e richieste cambiano dinamicamente e possono essere incorporati nei dispositivi tecnologici, come microchip a risparmio energetico".