מחכמת הנחיל לבינה מלאכותית

“לך-אל-נמלה עצל ראה דרכיה וחכם: אשר אין-לה קצין, שוטר ומושל; תכין בקיץ לחמה; אגרה בקציר מאכלה. עד-מתי עצל תשכב; מתי תקום משנתך. מעט שנות, מעט תנומות, מעט חיבוק ידים לשכב; ובא כמהלך ראשך; ומחסורך כאיש מגן.” (משלי פרק ו’ פסוקים ו’ – י’).

ספר משלי שולח את קוראיו לנמלה ללמוד מהי שקידה, משמעת עצמית ותכנון נבון. התכונות המיוחדות של קן הנמלים היו מקור השראה למשל הצרצר והנמלה של איזופוס, המספר על הצרצר המתדפק על דלתה של הנמלה בחורף הקר בניסיון לקבץ מזון שהנמלה אגרה בימי הקציר. תצפית בקן הנמלים יכולה לשמש מבוא נאה ללימודי מנהל עסקים או מדיניות ציבורית.

בקן הנמלים ניתן לצפות בתופעות מופלאות – לכל חרק בודד סדר יום ומשמעת עצמית משלו ללא מערך הירארכי וללא קצין, שוטר ומושל, אך כקבוצה הכל מאורגן להפליא ועובד בשיתוף פעולה. כל חרק בודד פועל בעזרת מוח מוגבל על פי כללים פשוטים, אך התוצאה המצטברת מחיבורם של “טיפשים” רבים הפועלים לפי קוד אחיד, מצטבר לתבונה וכושר הישרדות יוצאים מגדר הרגיל.

מדענים שחקרו התנהגות של חרקים הפועלים במסגרות חברתיות – נמלים, דבורים, צרעות, טרמיטים – גילו כי בנחיל קיימת רמה גבוהה של ארגון כתוצאה מאינטראקציות בין הפרטים לבין עצמם ובינם לבין הסביבה בה הם פועלים. הפעולות של כל פרט הן פשוטות, אך יחדיו הן בונות תבונה שבכוחה לפתור בעיות קשות, כמו מציאת מזון בסביבת הקן או מציאת המסלול הקצר ביותר בין הקן למקור מזון.

התקשורת בין החרקים מתבצעת על ידי הותרת עקבות של כימיקלים הקרויים פרומונים. עקבות הפרומונים מתנדפים ודוהים במשך הזמן ועוצמתם היא כלי להסקת מסקנות. תחילה הנמלים מחפשות מזון בסביבת הקן באופן מזדמן תוך השארת מסלול עקבות. נמלה שזיהתה נתיב בו נעשה חיפוש מזון על ידי נמלה קודמת תפנה מנתיב החיפוש ותסמן מסלול חדש, וכך גם תעשה זו הבאה אחריה. באופן זה יוצר הנחיל פריסה רחבה ויעילה של חיפוש מזון.

נמלה שמצאה מקור מזון תגשש את דרכה חזרה לקן באופן שרירותי במסלול מקרי וארוך, כשהיא משאירה עקבות על המסלול בין מקור המזון לבין הקן המעידים על מציאת מזון. הנמלים הבאות אחריה יצרו קיצורי דרך במסלול הארוך לפי עוצמת הפרומונים. נדיפות הפרומונים יוצרת הבחנה בין מסלול ארוך שבו הפרומונים התנדפו, אין עליו תנועה רצופה ומכאן עדות לחוסר יעילותו, לבין מסלול של פרומונים בעצמה חזקה, המעידה על יעילותו. כך בהדרגה מקצר הנחיל את המסלול בין מקור המזון לבין הקן עד שהוא מתווה את המסלול האופטימלי.

החברה האנושית אינה פועלת לפי הכללים הפשוטים של קן הנמלים. לפרטים רבים יש דעה עצמאית וחשיבה מקורית, חלקם רוצים להיות קצינים, שוטרים או למשול על אחרים וחלקם אינם מוכנים לקבל הוראות מאחרים. חלק מהפרטים נאבק על צבירת כוח והכתבת כללי המשמעת וחלק מנסה לגבש כללי משמעת מוסכמים. בטווח הארוך כנראה שחברות, ארגונים או דתות שהצליחו ליצור הכרה בכללי משמעת עצמית אחידים שהתקבלו על דעתם של רבים ברצון ובהבנה, הצליחו יותר מאלו שניסו להשליט כללי משמעת באמצעות כוח ומבנה היררכי, שלא הובילו למשמעת עצמית.

סרט הילדים “באג’ס לייף” מציג תמונה מעוותת של החיים האמיתיים בקן הנמלים על ידי האנשת הנמלים ויצירת אלגוריה מקסימה המעמתת בין נחיל נמלים הפועל לפי כללי משמעת נוקשים כמו צבא הרייך השלישי לבין נמלה יצירתית וחריגה החושבת בניגוד למוסכמות, עוזבת את השורות ובסופו של דבר מצילה את הקן מנחיל ארבה.

למרות השוני בין החיים בקן הנמלים לחיים בחברה האנושית, מערכות רבות בחברה האנושית מנוהלות באופן עצמי ביעילות על בסיס משמעת עצמית וללא מבנה היררכי. התנהלות רשת האינטרנט, או קבוצות דיון ברשת הן דוגמאות להתנהלות אנושית יעילה על בסיס כללי משמעת עצמית כמו הימנעות מהצפת הודעות, או ניסוחים מרוסנים ושמירה על כבוד הזולת.

דוגמא נוספת למערכת המתנהלת באופן עצמי קיימת במערכות תחבורה. פרטים רבים יוצאים באופן אקראי ממקומות שונים בתנועה ליעדים שונים במועדים בלתי מתואמים. כל פרט נוסע בכלי רכב עצמאי ומטרתו להגיע ליעדו ביעילות ובבטחה. התנועה בדרכים נעשית באופן בסיסי לפי מספר כללים פשוטים – כללי תנועה בנתיבים הכוללים כללי שמירת מרחק, התאמת המהירות לסביבה וכללי עקיפה, וכללי תנועה בצמתים המסדירים זכויות קדימה והשתלבות. מה שעשוי לייעל את התנועה המתנהלת באופן עצמי הוא שמירה על משמעת עצמית – כמו קצב תנועה אחיד ומתואם, ופיזורם של דמויי פרומונים על פני הסביבה שיעידו על אזורי גודש ויאותתו לאחור לבחור נתיבים חלופיים כדי להגיע לפיזור תנועה אופטימלי.

פעולות המחשב מזכירות את קן הנמלים – ה-“חשיבה” המלאכותית מבוססת על מספר כללים פשוטים ועל שיטת ספירה בת שתי ספרות בלבד. שימוש חרוץ וקפדני בכללים פשוטים וכושר ביצוע של פקודות חזרה ולולאה ללא לאות, מעניקים למחשב “תבונה” העולה על זו של יוצריו. בהשראת קן הנמלים מתפתח ענף בתחום המערכות המלאכותיות, המחשבים והרובוטיקה, המבוסס על האינטליגנציה של הנחיל או האופטימיזציה שיוצר קן הנמלים. ענף זה מנסה לפתור בעיות מורכבות כמו אופטימיזציה בין צירופים וחלופות רבים על ידי תהליך ניסוי ותעייה של רובוטים או מחשבים קטנים רבים, זולים ו-“טיפשים” יחסית הפועלים בשיטתיות כ-“סוכנים עצמאיים”, במקום על ידי רובוט או מחשב אחד גדול, יקר ו-“חכם” הנותן פתרון למערכות הכפופות לו.

בהשראת קן הנמלים פותחו ומפותחים אלגוריתמים שונים לפתרון בעיות כמו מציאת המסלול האופטימלי של סוכן נוסע הנדרש לעבור בנקודות שונות, ניתוב, מיתוג והעמסת מטענים ברשתות תקשורת ותחבורה, איכון מידע ברשת האינטרנט, סריקת שטח נתון, צביעה או כיסוח דשא, גילוי מוקשים או איסוף מידע מודיעיני בשדה הקרב.

מאמר זה פורסם לראשונה בדצמבר 2004 באתר: http://www.e-mago.co.il.

Leave a Reply