Колмогоровская сложность муравья

2011
Фото: архив «РР»

Биологи из Института систематики и экологии животных СО РАН и Новосибирского государственного университета представили поведение муравьев в виде текста. Оказалось, что в случае успешной охоты этот «текст» проще, чем в случае провала

Муравьи — это интересно. У них сложная общественная организация, сис­тема обучения и разделение труда. Даже рабство в их обществе встречается, что, наверное, свидетельствует о высоком уровне культуры. Фантастов это вдохновляет. Вот французский писатель Бернар Вербер целую трилогию про муравьев накатал.

Муравьи нравятся нам не потому, что они маленькие и больно кусаются. Нам кажется, что их поведение очень сложное. А сложность для нас является синонимом ума (интеллектуальное кино тем и отличается от попсы, что в нем черта с два разберешься).

Но что значит слово «сложность»? Интуитивно мы, конечно, представляем. Но на формальном уровне объяснить это не так-то просто. Чем герой Джона Малковича отличается от героя Арнольда Шварценеггера? Вроде бы оба ходят, сидят, говорят, усмехаются.

Биологи из Новосибирска решили подойти к хитростям поведения со всей математической строгостью (их работа опубликована в недавнем номере «Зоологического журнала»). Есть такое понятие «колмогоровская сложность» — это в честь знаменитого советского математика Андрея Колмогорова. Энциклопедия говорит по этому поводу примерно следующее: колмогоровская сложность объекта есть мера вычислительных ресурсов, необходимых для точного определения этого объекта.

Допустим, у нас есть два на­бора знаков. Первый: «путин-там-путин-здесь-путин-тут-путин-везде-путин-всегда-путин». Второй: «я-помню-чудное-мгновенье-передо-мной-явилась-ты-как-мимолетное». В них одинаковое количество знаков — по 62. Но первый текст можно записать экономнее, благо одинаковый «путин» встречается там шесть раз (почти как на нашем телевидении). По Колмогорову, строки Пушкина оказываются сложнее (кстати, сам математик очень любил поэзию, а о его отношении к будущему премьер-министру ничего не известно).

Оценить степень этой сложности довольно-таки просто. Обычная компьютерная программа-архиватор хорошо сжимает «простые» файлы и практически никак не воздействует на «сложные». Этим и воспользовались новосибирские биологи.

Они помещали муравьев в стеклянные контейнеры, где сидели живые ногохвостки (муравьи ими питаются), и часами снимали поведение насекомых на видеокамеру. Потом из движений муравьиных брюшек, ножек, голов и прочих частей составили алфавит. «A» — наскок, «C» — захват/удержание жертвы, «R» — прерывистый бег/преследование, «T» — поворот, «U» — разворот на 180 градусов и так далее. Всего получилось 10 «букв».

В результате поведение получилось записать как текст. «Последовательности RACKCCCCCCCCCCCCCP и RTATACCUKCCCCCP у муравья № 7 отражают следующие дейст­вия: муравей до 40 секунд стоит на месте и перехватывает добычу то в одном, то в другом ее положении», — объясняют авторы работы. Подобные тексты биологи загоняли в архиватор и подсчитывали, на сколько процентов они ужались.

Выяснилось, что успешная охота (когда муравей поймал, убил и утащил несчастную жертву) обладает меньшей сложностью, чем неуспешная (то есть когда никого не убили). «Это можно объяснить тем, что неполные стереотипы “более случайны” или “менее закономерны”», — многозначительно комментируют авторы исследования.

А еще оказалось, что муравьи, родившиеся в лаборатории, ведут себя «проще», чем выросшие на природе. «На основании наших данных можно высказать гипотезу о том, что у муравьев целостный врожденный охотничий стереотип, проявляемый по принципу “все и сразу”, обладает меньшей сложностью, чем тот же стереотип, “достроенный” при участии обучения», — уверяют биологи.

Как я уже говорил, муравьи — это интересно. Но у биологов-фанатиков к этим насекомым чисто профессиональный интерес. Муравьи для них привлекательны именно как муравьи. А простые смертные интересуются такими исследованиями, чтобы сравнить муравьиную жизнь со своей собственной.

Лично я прочитал об «оценке внутри- и межпопуляционной вариабельности» и задумался о себе. Насколько я сложен с точки зрения колмогоровской математики? Вот если взять мое поведение, придумать для него алфавит и записать текст — не получится ли, что архиватор ужмет мою жизнь до полного неприличия? Неужели и моя «успешная охота» проще, чем чья-то неудача? Не знаю… Ведь я не муравей и новосибирские биологи меня не исследуют.

№7 (185)
Подписаться на «Эксперт» в Telegram



    Реклама

    «ДПМ на модернизацию: проблемы, необходимость, вызовы»

    20 февраля 2018 года состоялся круглый стол на тему «ДПМ на модернизацию: проблемы, необходимость, вызовы». Организаторы: «Эксперт» совместно с Агентством стратегических инициатив и с секцией по законодательному регулированию энергоэффективности и энергосбережения Экспертного совета Комитета Государственной Думы по энергетики.

    Зеркало промышленности

    ​Отраслевые выставки – возможность получить представление о состоянии дел в конкретном секторе экономики

    Почему повышение производительности труда персонала – задача номер один?

    Что надо сделать, чтобы большая часть расходов на оплату труда не превращалась в пустую трату денег

    ИНТЕРЛАКОКРАСКА- 2018

    Весь цвет лакокрасочной промышленности с 27 февраля по 2 марта. Более 230 российских и зарубежных компаний презентуют свою продукцию и услуги на ежегодной выставке


    Реклама