Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Әлеуметтік желілердегі жанама үйлестіру механизмі
Social network mechanism of indirect coordination
Стигмергия (STIG) – қоршаған орта арқылы агенттер немесе әрекеттер арасындағы жанама үйлестіру механизмі. Принцип бойынша, жеке әрекет қоршаған ортада қалдырған іздері, сол немесе басқа агенттің келесі әрекетін орындауға ынталандырады. Қоршаған ортадағы іздерге жауап беретін агенттер оң нәтижелерге қол жеткізеді, бұл мінез-құлықтардың уақыт өте келе популяцияда қалыптасу ықтималдығын арттырады. Стигмергия – өзін-өзі ұйымдастырудың бір түрі. Ол күрделі, көріне интеллектуалды құрылымдарды жасайды, бұл үшін ешқандай жоспарлау, бақылау немесе тіпті агенттер арасындағы тікелей байланыс қажет емес. Осылайша, ол естеліктері немесе бір-бірі туралы жеке хабардарлығы жоқ өте қарапайым агенттер арасында тиімді ынтымақтастықты қолдайды.
Stigmergy ('/s//t//ɪ//ɡ//m//ər//dʒ//i/ STIG mər jee) is a mechanism of indirect coordination, through the environment, between agents or actions. The principle is that the trace left in the environment by an individual action stimulates the performance of a succeeding action by the same or different agent. Agents that respond to traces in the environment receive positive fitness benefits, reinforcing the likelihood of these behaviors becoming fixed within a population over time. Stigmergy is a form of self organization. It produces complex, seemingly intelligent structures, without need for any planning, control, or even direct communication between the agents. As such it supports efficient collaboration between extremely simple agents, who may lack memory or individual awareness of each other.
Тарих
"Стигмергия" терминін 1959 жылы француз биологы Пьер Пол Грассе термиттердің мінез-құлқына қатысты қолдану үшін енгізді. Ол оны былай анықтады: "Жұмысшылардың қол жеткізген нәтижелері арқылы ынталандырылуы". Бұл термин грек сөздері στίγμα stigma "белгі, нысан" және ἔργον ergon "жұмыс, әрекет" сөздерінен туындаған. Ол агенттің әрекеттері ортада белгілер қалдыратынын, оларды агенттер мен басқа да агенттер сезінетінін және олардың келесі әрекеттерін анықтайтынын және оларды тудыратынын көрсетеді. Кейіннен, қосымша жұмысты басқаруға тән стигмергиялық құбылыс пен жұмысқа қатысты емес, жалпылама ынталандыру арасында айырмашылық жасалды. Е. О. Уилсон сематектондық коммуникация терминін грек сөздері σῆμα sema "белгі, сигнал" және τέκτων tecton "шебер, құрылысшы" сөздерінен жасады: "Басқа жануарлардың атқарған жұмысының нәтижелері арқылы кез келген мінез-құлықты немесе физиологиялық өзгерісті шақыру үшін, қосымша жұмысты басқарудың ерекше жағдайына дейін, көбірек жалпылама, азырақ қиын сөздік қажет". Стигмергия қазіргі кезде топтық интеллект саласындағы маңызды түсініктердің бірі болып табылады.
The term "stigmergy" was introduced by French biologist Pierre Paul Grassé in 1959 to refer to termite behavior. He defined it as: "Stimulation of workers by the performance they have achieved." It is derived from the Greek words στίγμα stigma "mark, sign" and ἔργον ergon "work, action", and captures the notion that an agent’s actions leave signs in the environment, signs that it and other agents sense and that determine and incite their subsequent actions. Later on, a distinction was made between the stigmergic phenomenon, which is specific to the guidance of additional work, and the more general, non work specific incitation, for which the term sematectonic communication was coined by E. O. Wilson, from the Greek words σῆμα sema "sign, token", and τέκτων tecton "craftsman, builder": "There is a need for a more general, somewhat less clumsy expression to denote the evocation of any form of behavior or physiological change by the evidences of work performed by other animals, including the special case of the guidance of additional work." Stigmergy is now one of the key concepts in the field of swarm intelligence.
Адам емес организмдердегі стигмергиялық мінез-құлық
Стигмергия алғаш рет әлеуметтік жәндіктерде байқалды. Мысалы, құмырсқалар азық тапқаннан кейін ұяға қайтып бара жатқанда феромондарды (іздерді) тастап, бір-бірімен ақпарат алмасады. Осылайша олар ұясын әртүрлі азық көздерімен тиімді түрде байланыстыратын жолдар желісін жасайды. Құмырсқалар жем іздеп ұядан шыққанда, феромон оларды азық көзін іздеп, соған қарай бағыттайды. Жолдар желісі құмырсқалар колониясының ортақ сыртқы жады ретінде қызмет етеді. Компьютер ғылымында бұл әдіс күрделі мәселелерді шешу үшін "виртуалды феромондарды" үміттендіретін жолдарға орналастыру арқылы іздейтін түрлі техникаларда қолданылады. Жасанды нейрондық желілер саласында стигмергияны есептеу жады ретінде пайдалануға болады. Федерико Галатоло стигмергиялық жадтың LSTM сияқты күрделі және жақсы қалыптасқан нейрондық желілер архитектурасымен салыстырылатын нәтижелерге қол жеткізе алатынын көрсетті. Термиттер сияқты басқа эусоциалдық тіршілік иелері қарапайым орталықтандырылмаған ережелерді ұстанып, күрделі ұяларды құру үшін феромондарды қолданады. Әр жәндік қоршаған ортадан "саз допшасын" немесе оған ұқсас материалды алып, оны феромонмен сіңдіріп, жерге, көбінесе кездейсоқ жерге салады. Бірақ термиттер өздерінің қоян-қолтық феромондарына тартылады, сондықтан олар өздерінің саз допшаларын көршілерінікінің үстіне салуға бейім. Саз үйіндісі неғұрлым үлкен болса, соғұрлым тартымды болады, сондықтан оған көбірек саз қосылады (оң кері байланыс). Уақыт өте келе бұл тіректер, аркалар, туннельдер мен камералар құрылысына әкеледі. Стигмергия бактерияларда да байқалды, олардың әртүрлі түрлері ерекше жасуша түрлеріне дифференциалданады және күрделі уақытша және кеңістіктік басқару жүйелерімен басқарылатын топтық мінез-құлыққа қатысады. Көпжасушалы мінез-құлықтың керемет мысалдары миксобактериялар арасында кездеседі. Миксобактериялар көптеген жасушалардан тұратын үйірмелерде қозғалады, олар жасушааралық молекулалық сигналдар арқылы біріктірілген. Миксобактериялардың көпшілігі тоңдағыш болып табылады: жеке жасушалар агрегациядан пайда көреді, себебі ол олжа микроорганизмдерін қорытуға арналған жасушадан тыс ферменттердің жинақталуына мүмкіндік береді. Қоректік заттар жетіспегенде миксобактериялық жасушалар жеміс денелеріне бірігеді, олардың ішінде қалың жасуша қабырғалары бар миксоспораларға айналады. Жеміс процесі миксобактерияларға пайдалы болуы мүмкін, себебі ол жасушалардың өсуін оқшауланған жасушаларға қарағанда миксобактериялардың тобымен (үйірмесімен) қайта бастауға мүмкіндік береді. Ұяшықты шырышты қабықшалар арасында да ұқсас тіршілік циклдері дамыған. Миксобактериялардың ең танымал түрлері - Myxococcus xanthus және Stigmatella aurantiaca - әртүрлі зертханаларда прокариоттық дамудың модельдері ретінде зерттеледі.
Stigmergy was first observed in social insects. For example, ants exchange information by laying down pheromones (the trace) on their way back to the nest when they have found food. In that way, they collectively develop a complex network of trails, connecting the nest in an efficient way to various food sources. When ants come out of the nest searching for food, they are stimulated by the pheromone to follow the trail towards the food source. The network of trails functions as a shared external memory for the ant colony. In computer science, this general method has been applied in a variety of techniques called ant colony optimization, which search for solutions to complex problems by depositing "virtual pheromones" along paths that appear promising. In the field of artificial neural networks, stigmergy can be used as a computational memory. Federico Galatolo showed that a stigmergic memory can achieve the same performances of more complex and well established neural networks architectures like LSTM. Other eusocial creatures, such as termites, use pheromones to build their complex nests by following a simple decentralized rule set. Each insect scoops up a 'mudball' or similar material from its environment, infuses the ball with pheromones, and deposits it on the ground, initially in a random spot. However, termites are attracted to their nestmates' pheromones and are therefore more likely to drop their own mudballs on top of their neighbors'. The larger the heap of mud becomes, the more attractive it is, and therefore the more mud will be added to it (positive feedback). Over time this leads to the construction of pillars, arches, tunnels and chambers. Stigmergy has been observed in bacteria, various species of which differentiate into distinct cell types and which participate in group behaviors that are guided by sophisticated temporal and spatial control systems. Spectacular examples of multicellular behavior can be found among the myxobacteria. Myxobacteria travel in swarms containing many cells kept together by intercellular molecular signals. Most myxobacteria are predatory: individuals benefit from aggregation as it allows accumulation of extracellular enzymes which are used to digest prey microorganisms. When nutrients are scarce, myxobacterial cells aggregate into fruiting bodies, within which the swarming cells transform themselves into dormant myxospores with thick cell walls. The fruiting process is thought to benefit myxobacteria by ensuring that cell growth is resumed with a group (swarm) of myxobacteria, rather than isolated cells. Similar life cycles have developed among the cellular slime molds. The best known of the myxobacteria, Myxococcus xanthus and Stigmatella aurantiaca, are studied in various laboratories as prokaryotic models of development.
Адам мінез-құлқын талдау
Эусоциалдық жаратылыстар мен физикалық жүйелерде зерттелген стигмергия, кейбір роботтық жүйелерді, көп агенттік жүйелерді, компьютерлік желілердегі байланысты және онлайн қауымдастықтарды талдау моделі ретінде ұсынылған. Интернетте пайдаланушылар ортақ виртуалды ортаның тек жергілікті бөліктерін өзгерткен арқылы өзара әрекеттесетін көптеген бірлескен жобалар бар. Мысалы, Википедия осыған жатады. Викиде немесе FreeBSD ядросы сияқты ашық кодты бағдарламалық жобада қолжетімді ақпараттың ауқымды құрылымы.
Stigmergy studied in eusocial creatures and physical systems, has been proposed as a model of analyzing some robotics systems, multi agent systems, communication in computer networks, and online communities. On the Internet there are many collective projects where users interact only by modifying local parts of their shared virtual environment. Wikipedia is an example of this. The massive structure of information available in a wiki, or an open source software project such as the FreeBSD kernel
Сонымен қатар, стигмергия тұжырымы ғимарат салу сияқты бірлескен жұмыстың қалай үйлестірілетінін сипаттау үшін де қолданылған. Ірі, заманауи ғимаратты жобалауда көптеген түрлі актерлер желісі (мысалы, сәулетшілер, құрылыс инженерлері, статикалық инженерлер, ғимараттарды қамтамасыз ету инженерлері) қатысады. Олардың тарап кеткен қызметтері стигмергия арқылы ішінара біріктірілуі мүмкін.
In addition the concept of stigmergy has also been used to describe how cooperative work such as building design may be integrated. Designing a large contemporary building involves a large and diverse network of actors (e. g. architects, building engineers, static engineers, building services engineers). Their distributed activities may be partly integrated through practices of stigmergy.
Адамдардың әлеуметтік қозғалыстарын талдау
21-ғасырда ашық кодты бағдарламалық жасақтаманың дамуы кейбір жабық бағдарламалық қамтамасыз етушілердің бизнес-модельдерін күлдірді, ал «Википедия» сияқты ашық мазмұнды жобалар «Британника» сияқты компаниялардың бизнес-модельдеріне бәсекелес болуда. Зерттеушілер ашық кодты бірлескен жобаларды зерттеді, олардың үлкен масштабты өзара өндірістің қалыптасуы мен сыйлық экономикасының өсуіне түсінік беретінін айтады.
The rise of open source software in the 21st century has disrupted the business models of some proprietary software providers, and open content projects like Wikipedia have threatened the business models of companies like Britannica. Researchers have studied collaborative open source projects, arguing they provide insights into the emergence of large scale peer production and the growth of gift economy.
Стигмергиялық қоғам
Хизер Марш, Occupy Movement, Wikileaks және Anonymous қозғалыстарымен байланысты, бәсекелестікті жетекші күш ретінде алмастыратын, көбірек ынтымақтастыққа негізделген жаңа әлеуметтік жүйені ұсынды. Осы ұсынылған қоғам өкілдік демократияны пайдаланбай, идея мен іс-қимылға негізделген басқарудың жаңа формаларын және стигмергияны қоса алғанда, ынтымақтастық әдістерін қолданады. "Стигмергияда бастапқы идея еркін ұсынылады, ал жобаны жеке тұлға немесе топ емес, идея жетекке алады. Бір идея ұсыну немесе жобаны бастау үшін ешкімге рұқсат (бәсекелестік) немесе келісім (ынтымақтастық) қажет емес".
Heather Marsh, associated with the Occupy Movement, Wikileaks, and Anonymous, has proposed a new social system where competition as a driving force would be replaced with a more collaborative society. This proposed society would not use representative democracy but new forms of idea and action based governance and collaborative methods including stigmergy. "With stigmergy, an initial idea is freely given, and the project is driven by the idea, not by a personality or group of personalities. No individual needs permission (competitive) or consensus (cooperative) to propose an idea or initiate a project."