Stigmergy

Stigmergy ist ein Mechanismus von indirekten zwischen Agenten oder Handlungen. Der Grundsatz ist, dass die Spur, die in der Umgebung durch eine Handlung verlassen ist, die Leistung einer folgenden Handlung, durch dasselbe oder einen verschiedenen Agenten stimuliert. Auf diese Weise neigen nachfolgende Handlungen dazu, zu verstärken und auf einander zu bauen, zum spontanen Erscheinen der zusammenhängenden, anscheinend systematischen Tätigkeit führend.

Stigmergy ist eine Form der Selbstorganisation. Es erzeugt komplizierte, anscheinend intelligente Strukturen, ohne Bedürfnis nach jeder Planung, Kontrolle oder sogar direkter Kommunikation zwischen den Agenten. Als solcher unterstützt es effiziente Kollaboration zwischen äußerst einfachen Agenten, die an jedem Gedächtnis, Intelligenz oder sogar individuellem Bewusstsein von einander Mangel haben.

Verhalten von Stigmergic in Kerbtieren

Stigmergy wurde zuerst in sozialen Kerbtieren beobachtet. Zum Beispiel tauschen Ameisen Information dadurch aus, pheromones (die Spur) auf ihrem Weg zurück zum Nest aufzustellen, als sie Essen gefunden haben. Auf diese Weise entwickeln sie insgesamt ein kompliziertes Netz von Spuren, das Nest auf die effizienteste Weise zu den verschiedenen Nahrungsmittelquellen verbindend. Wenn Ameisen aus dem Nest kommen, das nach Essen sucht, werden sie durch den pheromone stimuliert, um der Spur zur Nahrungsmittelquelle zu folgen. Das Netz von Spuren fungiert als ein geteiltes Außengedächtnis für die Ameise-Kolonie. In der Informatik ist diese allgemeine Methode in einer Vielfalt von Techniken genannt Ameise-Kolonie-Optimierung angewandt worden, die nach Lösungen komplizierter Probleme durch das Niederlegen "virtuellen pheromones" entlang Pfaden suchen, die viel versprechend scheinen.

Andere eusocial Wesen, wie Termiten, verwenden pheromones, um ihre komplizierten Nester durch den folgenden ein einfacher dezentralisierter Regel-Satz zu bauen. Jedes Kerbtier schöpft einen 'mudball' oder ähnliches Material von seiner Umgebung, investiert den Ball mit pheromones, und legt es auf dem Boden am Anfang in einem zufälligen Punkt ab. Jedoch werden Termiten vom pheromones ihrer nestmate angezogen und werden deshalb mit größerer Wahrscheinlichkeit ihren eigenen mudballs oben auf ihren Nachbarn fallen lassen. Je größer der Haufen des Schlamms wird, desto attraktiver es ist, und deshalb mehr Schlamm dazu (positives Feed-Back) hinzugefügt wird. Mit der Zeit führt das zum Aufbau von Säulen, Bögen, Tunnels und Räumen.

Geschichte

Der Begriff "stigmergy" wurde vom französischen Biologen Pierre-Paul Grassé 1959 eingeführt, um sich auf das Termite-Verhalten zu beziehen. Er hat es als definiert: "Anregung von Arbeitern durch die Leistung haben sie erreicht." Es wird aus dem griechischen "Stigma-Wortzeichen, Zeichen" und ergon "Arbeit, Handlung" abgeleitet, und gewinnt den Begriff, dass Handlungserlaubnis-Zeichen von Reagenz in der Umgebung, Zeichen dass es und anderer Agent-Sinn, und die bestimmen und ihre nachfolgenden Handlungen anregen.

Später wurde eine Unterscheidung zwischen dem stigmergic Phänomen gemacht, das zur Leitung der zusätzlichen Arbeit und dem allgemeineren spezifisch ist, arbeiten Sie spezifischer incitation nicht, für den der Begriff sematectonic Kommunikation von E. O. Wilson, von den griechischen Wörtern sema "Zeichen, Jeton" und tecton "Handwerker, Baumeister" ins Leben gerufen wurde: "Es gibt ein Bedürfnis nach einem allgemeineren, etwas weniger plumpen Ausdruck, um die Anrufung jeder Form des Verhaltens oder der physiologischen Änderung durch die Beweise der Arbeit anzuzeigen, die von anderen Tieren einschließlich des speziellen Falls der Leitung der zusätzlichen Arbeit durchgeführt ist."

Stigmergy ist jetzt eines der Schlüsselkonzepte im Feld der Schwarm-Intelligenz.

Anwendungen

Stigmergy wird auf eusocial Wesen, oder sogar auf physische Systeme nicht eingeschränkt. Im Internet gibt es viele gesammelte Projekte, wo Benutzer aufeinander wirken, indem nur sie lokale Teile ihrer geteilten virtuellen Umgebung modifizieren. ist ein Beispiel davon. Die massive Struktur der Information, die in einem wiki oder einem offenen Quellsoftwareprojekt wie der Kern von FreeBSD verfügbar ist, konnte im Vergleich zu einem Termite-Nest sein; ein anfänglicher Benutzer verlässt einen Samen einer Idee (ein mudball), der andere Benutzer anzieht, die dann darauf bauen und dieses anfängliche Konzept modifizieren, schließlich eine wohl durchdachte Struktur von verbundenen Gedanken bauend.

Der Begriff wird auch in der experimentellen Forschung in der Robotertechnik, den Mehrreagenz-Systemen und der Kommunikation in Computernetzen verwendet.

In diesen Feldern dort bestehen zwei Typen von stigmergy: aktiv und passiv. Die erste Art kommt vor, wenn ein robotic oder sonst intelligentes "Reagenz" seine Umgebung verändert, um den Sinneseingang eines anderen Agenten zu betreffen. Das zweite kommt vor, wenn eine Handlung von Reagenz seine solche Umgebung verändert, dass die von einem verschiedenen Agenten vorgenommenen Umweltänderungen auch modifiziert werden. Ein typisches Beispiel von aktivem stigmergy lässt Kunsterzeugnisse für andere zurück, um sich zu erholen oder zu folgen. Ein Beispiel von passivem stigmergy ist, wenn ein Agent versucht, alle Kunsterzeugnisse von einem Behälter zu entfernen, während ein anderer Agent versucht, den Behälter völlig zu füllen.

Außerdem ist das Konzept von stigmergy auch verwendet worden, um zu beschreiben, wie kooperative Arbeit wie Gebäude des Designs integriert werden kann. Das Entwerfen eines großen zeitgenössischen Gebäudes ist mit einem großen und verschiedenen Netz von Schauspielern (z.B Architekten verbunden, Ingenieure, statische Ingenieure bauend, Dienstleistungsingenieure und usw. bauend). Ihre verteilten Tätigkeiten können durch Methoden von stigmergy teilweise integriert werden.

Siehe auch

  • Ameise-Mühle
  • Spontane Ordnung
  • Schwarm-Intelligenz

Links


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