о роевом интеллекте (Swarm intelligence) как о замысловатых способах кооперативного поведения, то есть стратегии выживания.
Основу поведения муравьиной колонии составляет самоорганизация, обеспечивающая достижение общих целей колонии на основе низкоуровневого взаимодействия. Колония не имеет централизованного управления, и ее особенностью является обмен локальной информацией только между отдельными особями. Представляет особый интерес так называемый «непрямой обмен» (stigmergy), то есть разнесенное во времени взаимодействие, при котором одна особь изменяет некоторую область окружающей среды, а другие используют эту информацию позже, когда в нее попадают. Биологи установили, что такое отложенное взаимодействие у муравьев происходит через специальное химическое вещество – феромон (секрет специальных желез), откладываемый при перемещении муравья. Концентрация феромона на пути определяет предпочтительность движения по нему. Адаптивность поведения реализуется испарением феромона, который в природе воспринимается муравьями в течение нескольких суток.
Муравьиные алгоритмы представляют собой вероятностную так называемую «жадную» эвристику, где вероятности устанавливаются исходя из информации о качестве решения, полученной из предыдущих решений. Они могут использоваться как для статических, так и для динамических комбинаторных оптимизационных задач.
Идея муравьиного алгоритма – моделирование поведения муравьев, связанного с их способностью быстро находить кратчайший путь от муравейника к источнику пищи и адаптироваться к изменяющимся условиям, находя новый кратчайший путь. При своем движении муравей метит путь феромоном, и эта информация используется другими муравьями для выбора пути. Это элементарное правило поведения и определяет способность муравьев находить новый путь, если старый оказывается недоступным.
Итак, на пути цепочки идущих муравьев возникает преграда (рис. 5). Дойдя до преграды, муравьи с равной вероятностью будут обходить ее справа и слева. То же самое будет происходить и на обратной стороне преграды. Однако те муравьи, которые случайно выберут кратчайший путь, будут быстрее его проходить, и за несколько передвижений он будет более обогащен феромоном. Поскольку движение муравьев определяется концентрацией феромона, то следующие будут предпочитать именно этот путь, продолжая обогащать его феромоном до тех пор, пока этот путь по какой-либо причине не станет недоступен.
Очевидная положительная обратная связь быстро приведет к тому, что кратчайший путь станет единственным маршрутом движения большинства муравьев. Моделирование испарения феромона – отрицательной обратной связи – гарантирует, что найденное локально оптимальное решение не будет единственным – муравьи будут искать и другие пути. Если мы моделируем процесс такого поведения на некотором графе, ребра которого представляют собой возможные пути перемещения муравьев, в течение определенного
