Eco-computing: Dimostrando il potere computazionale degli ecosistemi <br>

19 aprile 2023

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dalla Università di Kyoto

Lo sviluppo di reti neurali o strumenti di intelligenza artificiale per l'analisi dei dati sta crescendo in modo esponenziale. Tuttavia, le reti esistenti negli ecosistemi naturali, come le reti di interazioni tra specie, hanno un potenziale di elaborazione delle informazioni che è rimasto in gran parte inutilizzato. 

Ora, uno studio condotto presso l'Università di Kyoto ha dimostrato la potenza computazionale degli ecosistemi, fornendo una nuova direzione per lo sviluppo rapido delle tecnologie dell'IA. Le simulazioni hanno confermato che le reti ecologiche, come le interazioni predatore-preda, possono elaborare efficacemente le informazioni e essere utilizzate come risorsa computazionale.

"Abbiamo chiamato questo approccio computing di serbatoi ecologici", afferma l'autore principale di Kyoto University, Masayuki Ushio.

I ricercatori hanno sviluppato due tipi di computing di serbatoi ecologici come dimostrazione concettuale del fatto che le reti ecologiche hanno potenza computazionale.

Uno di questi è un approccio basato su computer chiamato computing di serbatoi ecologici in silico, che modella la dinamica degli ecosistemi ipotetici e simula la risposta del sistema. Il secondo si chiama sistema empirico di computing di serbatoi ecologici in tempo reale, che utilizza la dinamica delle popolazioni in tempo reale del microrganismo unicellulare Tetrahymena thermophila.

Nel secondo approccio, per confermare la potenza computazionale di un sistema ecologico naturale, il team di Ushio ha creato un disegno sperimentale usando Tetrahymena thermophila. Dopo aver inserito i valori della temperatura del mezzo di coltura, ovvero i dati di input, il team ha ottenuto il numero di cellule come uscita del sistema. Lo studio ha confermato la possibilità che la popolazione di Tetrahymena potesse fare predizioni a breve termine delle serie temporali ecologiche.

"I nostri risultati suggeriscono anche che potrebbe esserci un collegamento tra alta biodiversità e alta potenza computazionale, gettando luce su nuovi valori di biodiversità precedentemente sconosciuti", aggiunge Ushio, attualmente un ricercatore principale presso l'Università di Scienza e Tecnologia di Hong Kong.

"Una relazione diretta tra la diversità di una comunità e la sua capacità computazionale potrebbe aumentare il suo quoziente di biodiversità.'

Le comunità ecologiche elaborano una grande quantità di informazioni in tempo reale in un ecosistema naturale, dove il potenziale delle interazioni ecologiche per servire come nuovo metodo di elaborazione delle informazioni è significativamente elevato.

"Il nostro nuovo metodo di computing potrebbe portare all'invenzione di nuovi tipi di computer. Inoltre, sviluppando un modo per misurare la capacità di elaborazione delle informazioni di un ecosistema naturale, potremmo trovare indizi su come sono mantenute le dinamiche degli ecosistemi", conclude Ushio.

L'articolo "Capacità computazionale delle dinamiche ecologiche" è stato pubblicato su Royal Society Open Science.

Informazioni sulla rivista: Royal Society Open Science

Fornito da Università di Kyoto