Il CNR studia “l’intelligenza” di una muffa per sviluppare nuove strategie di rete

Alcuni studi sperimentali hanno dimostrato che la Physarum polycephalum, una muffa mucillaginosa di colore giallastro che si nutre di spore e batteri, è in grado di compiere attività sorprendenti per un organismo così semplice, come trovare il cammino più corto in un labirinto.

Da questi esperimenti e dal modello matematico da essi ricavato, Vincenzo Bonifaci, dell’Istituto di analisi dei sistemi ed informatica ‘Antonio Ruberti’ del Consiglio nazionale delle ricerche di Roma (Iasi-Cnr) ha sviluppato un’analisi matematica che conferma come il ‘ragionamento’ della Physarum polycephalum sia un ‘algoritmo naturale’, frutto di un’evoluzione di milioni di anni.

“In questi esperimenti dell’università giapponese dell’Hokkaido, la muffa è stata distribuita uniformemente sopra un labirinto dove sono stati collocati due fiocchi di avena, cibo di cui la muffa è ghiotta. Col passare delle ore, la muffa si ritrae dai percorsi che non portano al cibo, concentrando la massa su quello più corto”, premette Bonifaci.

“Il nostro studio ha analizzato matematicamente il meccanismo biologico che conduce la muffa a riconfigurarsi nel cammino più breve: ogni ‘capillare’ della Physarum si espande o si contrae a seconda del maggiore o minore flusso di sostanze nutritive, secondo precise equazioni identificate dai biologi. A sua volta, la maggiore o minore dilatazione del condotto comporta una variazione del flusso attraverso di esso, dando luogo a un processo dinamico”.

Lo studio, svolto dal ricercatore del Cnr in collaborazione con colleghi del Max Planck Institute for Informatics tedesco e presentato al convegno internazionale ‘Symposium on discrete algorithms’ di Kyoto, ha evidenziato come “il meccanismo di regolazione dei ‘capillari’ sia una conseguenza matematica, indipendente dalla complessità del labirinto sottostante”, afferma Bonifaci. “Si potrebbe dire che l’evoluzione, in milioni di anni, ha messo a punto la regolazione dei capillari della Physarum in modo tale da ottenere l’algoritmo giusto per il problema del cammino più breve”.

Questo tipo di ricerche ha due finalità. “La prima è comprendere i meccanismi alla base del comportamento intelligente degli organismi più semplici: senza questo primo passo non si può sperare di afferrare i medesimi meccanismi negli organismi più evoluti e complessi come gli animali o l’uomo”, spiega il ricercatore. “La seconda finalità è trovare approcci alternativi e potenzialmente fruttuosi per l’ottimizzazione di reti, per esempio il progetto di una rete di connettività a basso costo, ma anche per migliorare i metodi di instradamento del traffico Internet e per provare nuovi approcci applicativi nel settore dei trasporti e delle telecomunicazioni”.