In natura sono un esempio di intelligenza di sciame. I biologi le studiano come modello di cooperazione economica. E oggi al comportamento delle formiche si ispirano anche fisici e ingegneri per risolvere problemi di trasmissione di pacchetti di dati all’interno di una rete o ottimizzare la logistica delle imprese. “Il lavoro di chi si occupa di ‘ant algorithms’ inizia dove quello dei biologi si ferma: si ispira, cioè, ai modelli sviluppati da loro per definire degli algoritmi multi-agente dove ogni agente è una formica artificiale”, ha raccontato a Galileo Marco Dorigo, direttore dell’Istituto di Ricerca Interdisciplinare e Sviluppo in intelligenza artificiale della Libera Università del Belgio. E ha aggiunto: “i biologi studiano gli insetti sociali, ne osservano il comportamento, raccolgono dati e definiscono modelli per spiegarne il comportamento. Noi, invece, progettiamo nuovi metodi per la soluzione di problemi computazionali e di ottimizzazione delle reti logistiche delle imprese”. Come? Ecco un esempio: le formiche artificiali fatte perdere lungo i nodi di una rete in breve tempo trovano il tragitto più efficace per raggiungere un determinato punto.
In cosa consiste il vostro lavoro?
“Sappiamo che le formiche reali si muovono nello spazio alla ricerca del cibo e rilasciano una scia di feromone che serve a insegnare il tragitto alle compagne. Sulle lunghe distanze, e con il passar del tempo, il feromone evapora, mentre sui tragitti più brevi si concentrano le scie della sostanza chimica. Questi sono anche i precorsi più efficienti per arrivare alla meta. In natura, la conseguenza di questo comportamento, comprovata dalle osservazioni dei biologi, è che se a una colonia di formiche viene data la possibilità di scelta fra due cammini che uniscono il nido a una fonte di cibo, questa ricadrà sul tragitto più breve. A partire da questa osservazione, il nostro lavoro è quello di definire il modello matematico più semplice per spiegare il fenomeno”.
Come si comportano le formiche artificiali che avete creato?
“Nel mondo reale il comportamento delle formiche è il risultato di due fenomeni: il deposito di feromone e una questione probabilistica, ovvero l’intensità del feromone percepito dalle stesse formiche lungo quel tragitto. I nostri insetti artificiali sono gli agenti di un algoritmo multi-agente che descrive questo comportamento. Questi sono stati programmati non solo per simulare le azioni delle formiche reali, ma anche per risolvere problemi più complessi.”.
Come possono essere utilizzate le formiche artificiali?
“Esistono diverse possibilità di impiego: una è di trovare soluzioni efficaci ai problemi di ottimizzazione che si verificano in ambiente industriale. Come la logistica, la schedulazione di operazioni, l’assegnamento di risorse. I risultati di queste applicazioni si sono dimostrati efficaci e, recentemente, è stata costituita appositamente una società, la AntOptima, con sede a Lugano in Svizzera, per favorire l’applicazione industriale di questa tecnologia. Inoltre le formiche artificiali sono state anche utilizzate per risolvere problemi di routing in reti di telecomunicazione fortemente dinamiche, come Internet. I risultati ottenuti sono incoraggianti, anche se ancora non esistono applicazioni reali. Finora abbiamo fatto degli esperimenti utilizzando dei simulatori e abbiamo realizzato un’apposita rete chiamata Antnet, basata proprio come Internet sullo scambio di pacchetti d’informazioni”.
Quali sono le principali tendenze della ricerca in questo settore?
“E’ possibile immaginare che in futuro le formiche artificiali non si limitino solo a raccogliere informazioni sullo stato di congestione della rete, ma anche su come questa viene utilizzata dagli utenti. Lo studio degli ant algorithms è relativamente recente. Personalmente ho iniziato a occuparmi di questi temi durante la mia tesi di dottorato al Politecnico di Milano tra il 1989 e il 1991. Tuttavia a grosse linee è possibile individuare le principali tendenze della ricerca. Per esempio il paragone con una serie di metodi ispirati da altri processi naturali, nel caso degli algoritmi genetici e del simulated annealing, un algoritmo euristico utilizzato anche in economia. Oggi una ricerca finanziata dalla Comunità europea, il progetto Metaheuristics Network si occupa di questi temi. Un altro tipo di studi, invece, riguarda la cooperazione con i biologi per la definizione di ulteriori algoritmi ispirati dal comportamento sociale degli insetti, per esempio per il coordinamento di gruppi di robot o per la progettazione di robot che si auto-configurano a livello hardware. Esiste a questo proposito un altro progetto Europeo denominato Swarm-bots”.
