Memajukan pengeditan gen dengan varian CRISPR / Cas9 baru - ScienceDaily
Offbeat

‘Amoeba elektronik’ menemukan solusi perkiraan untuk masalah penjual keliling dalam waktu linier – ScienceDaily


Para peneliti di Universitas Hokkaido dan Amoeba Energy di Jepang telah, terinspirasi oleh perilaku mencari makan yang efisien dari amuba bersel tunggal, mengembangkan komputer analog untuk menemukan solusi yang andal dan cepat untuk masalah penjual keliling – masalah optimalisasi kombinatorial yang representatif.

Banyak tugas aplikasi dunia nyata seperti perencanaan dan penjadwalan dalam logistik dan otomatisasi dirumuskan secara matematis sebagai masalah pengoptimalan kombinatorial. Komputer digital konvensional, termasuk superkomputer, tidak memadai untuk menyelesaikan masalah kompleks ini dalam waktu yang secara praktis diizinkan karena jumlah solusi kandidat yang perlu mereka evaluasi meningkat secara eksponensial dengan ukuran masalah – juga dikenal sebagai ledakan kombinatorial. Jadi komputer baru yang disebut “mesin Ising”, termasuk “annealer kuantum”, telah secara aktif dikembangkan dalam beberapa tahun terakhir. Mesin ini, bagaimanapun, membutuhkan pra-pemrosesan yang rumit untuk mengubah setiap tugas ke bentuk yang dapat mereka tangani dan memiliki risiko menyajikan solusi ilegal yang tidak memenuhi beberapa kendala dan permintaan, yang mengakibatkan hambatan utama pada aplikasi praktis.

Rintangan ini dapat dihindari dengan menggunakan “amuba elektronik” yang baru dikembangkan, komputer analog yang terinspirasi oleh organisme amuba bersel tunggal. Amuba dikenal memaksimalkan perolehan nutrisi secara efisien dengan mengubah bentuk tubuhnya. Telah terbukti menemukan solusi perkiraan untuk masalah travelling salesman problem (TSP), yaitu, dengan adanya peta sejumlah kota tertentu, masalahnya adalah menemukan rute terpendek untuk mengunjungi setiap kota tepat satu kali dan kembali ke kota awal. Penemuan ini menginspirasi Profesor Seiya Kasai di Universitas Hokkaido untuk meniru dinamika amuba secara elektronik menggunakan sirkuit analog, seperti yang dijelaskan dalam jurnal Scientific Reports. “Inti amuba mencari solusi di bawah lingkungan elektronik di mana nilai resistansi di persimpangan palang mewakili kendala dan permintaan TSP,” kata Kasai. Dengan menggunakan palang, tata letak kota dapat dengan mudah diubah dengan memperbarui nilai resistansi tanpa pemrosesan awal yang rumit.

Kenta Saito, seorang mahasiswa PhD di lab Kasai, membuat sirkuit di papan tempat memotong roti dan berhasil menemukan rute terpendek untuk TSP 4 kota. Dia mengevaluasi kinerja untuk masalah berukuran lebih besar menggunakan simulator sirkuit. Kemudian sirkuit dengan andal menemukan solusi hukum berkualitas tinggi dengan panjang rute yang secara signifikan lebih pendek daripada panjang rata-rata yang diperoleh dengan pengambilan sampel secara acak. Selain itu, waktu yang dibutuhkan untuk menemukan solusi hukum berkualitas tinggi hanya meningkat secara linier sesuai dengan jumlah kota. Membandingkan waktu pencarian dengan algoritme TSP representatif “2-opt,” amuba elektronik menjadi lebih menguntungkan seiring dengan bertambahnya jumlah kota. “Sirkuit analog mereproduksi dengan baik kemampuan pengoptimalan amuba yang unik dan efisien, yang diperoleh organisme melalui seleksi alam,” kata Kasai.

“Karena komputer analog terdiri dari rangkaian sederhana dan kompak, ia dapat mengatasi banyak masalah dunia nyata di mana input, kendala, dan permintaan berubah secara dinamis dan dapat disematkan ke perangkat IoT sebagai microchip hemat daya,” kata Masashi Aono yang memimpin Amoeba Energy untuk mempromosikan penggunaan praktis dari komputer yang diilhami amuba.

Ini adalah Rilis Bersama antara Universitas Hokkaido dan Amoeba Energy Co., Ltd.

Sumber Cerita:

Materi disediakan oleh Universitas Hokkaido. Catatan: Konten dapat diedit gaya dan panjangnya.

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Hongkong Prize