Beyin Yok, Komut Yok, Ama Hedefe Yönelik Hareket Var
Bakteriler, amipler ve hatta kan hücrelerimiz... Tüm bu küçük yaşam formları, içinde bulundukları sıvılarda amaçlı bir şekilde hareket edebiliyor. Üstelik bunu bir beyinleri ya da merkezi bir sinir sistemleri olmadan başarıyorlar. Peki bu nasıl mümkün?
Viyana Teknik Üniversitesi (TU Wien), Viyana Üniversitesi ve Tufts Üniversitesi’nden bilim insanları, bu soruya yanıt aramak üzere bir araya geldi. Bilgisayar simülasyonlarıyla yürütülen çalışmada, çok basit kurallara uyan yapılardan oluşan mikroorganizmaların, eşgüdümlü ve etkili bir şekilde yüzebildiği ortaya kondu.
“İncilerden Bir Kolye Gibi”
Araştırmanın başyazarı Benedikt Hartl, bu mikroorganizmaların birkaç parçadan oluşan sistemler olarak düşünülebileceğini belirtiyor:
“Her bir parça, diğerine göre hareket edebiliyor. Biz de şu soruya yanıt aradık: Bu parçalar hangi koşullar altında tüm yapının istenilen yönde hareket etmesini sağlar?”
Eğer ortada merkezi bir kontrol birimi – örneğin bir beyin – olsaydı bu durum anlaşılabilirdi. Ancak tek hücreli organizmalar, bu tür komut veren sistemlerden yoksun. Dolayısıyla, parçaların yalnızca çok basit kurallar doğrultusunda hareket etmesiyle nasıl bu kadar koordineli yüzme davranışı ortaya çıkabiliyor?
Yapay Zekâ ile Simüle Edilen Mikroorganizmalar
Bu sorunun yanıtı için mikroorganizmalar bilgisayar ortamında simüle edildi. Canlılar, birbirine bağlı boncuk zincirleri olarak modellendi. Her bir boncuk, yalnızca sağa veya sola kuvvet uygulayabiliyor ve sadece hemen yanındaki boncuğun konumunu biliyor. Yani bütünün durumuna dair hiçbir bilgiye sahip değil.
Ancak her boncuğa basit bir yapay zekâ – yalnızca 20 ila 50 parametreli küçük bir sinir ağı – entegre edildi. Hartl, bu sistemin canlı hücrelerdeki fiziksel-kimyasal devrelere benzediğini söylüyor. Bu basit kontrol mekanizmasıyla, her parça kendi kendine çok basit kurallarla hareket ederek etkili bir yüzme davranışı sergiledi.
Basitlikten Gelen Verimlilik
Simülasyon sonuçlarına göre, bu son derece basit ve merkezi olmayan sistem, oldukça dayanıklı ve etkili bir yüzme davranışı ortaya çıkarabiliyor. Her parça yalnızca kendi komşularını dikkate alsa da, ortaya çıkan kolektif hareket şaşırtıcı derecede koordineli.
Nanobotlar İçin İlham Kaynağı
Bu çalışma yalnızca biyolojik sistemlerin nasıl çalıştığını açıklamakla kalmıyor, aynı zamanda teknolojik uygulamalar açısından da büyük potansiyele sahip.
Andreas Zöttl, bu bulguların çok basit programlamalarla çalışan nanobotların önünü açabileceğini belirtiyor:
“Suya karışan petrolü tespit edip temizleyebilen, ya da vücudun içinde hedef noktalara ilaç taşıyabilen otonom nanobotlar tasarlanabilir.”
