Netwerkarchitecten leren van fruitvliegje

Grote computersystemen zoals draadloze sensornetwerken, zoekmachines op het web of systemen voor de besturing van een vliegtuig zijn net als het zenuwstelsel van de fruitvlieg gebaseerd op gedistribueerde verwerking. Bij het uitvoeren van de taak hoeft geen van de duizenden processors in het computersysteem of de miljoenen cellen in het zenuwstelsel van de vlieg precies te weten wat er gebeurt.

Beperkte set processors krijgt leidende rol
In een computersysteem is tot nog toe gekozen voor een beperkte set processors die snel communiceert met de rest. Elke processor is een leider of verbonden met een leider. De leiders zijn niet met elkaar verbonden. In deze theorie is deze groep leiders bekend als de maximal independent set (MIS).

In het fruitvliegje is elk van de miljoenen sensorharen op het lichaam ontstaan uit een zenuwcel, de sensory organ precursor (SOP). De zenuwcel maakt contact met de naburige zenuwcel maar niet met andere SOPs.

Computerwetenschappers hebben jaren besteed aan het ontwerpen van het proces waarin de processors in een gedistribueerd systeem de MIS kiezen. Doorgaans lijkt deze methode op het rollen van dobbelstenen (probabilitische methode) waarbij de winnaar deelneemt aan een volgende ronde met andere winnaars. Het aantal verbindingen is daarbij bepalend. Het nadeel is dat veel verkeer nodig is om dit proces tot een goed einde te brengen. Bovendien moeten de processors van te voren weten hoe zij in het netwerk zijn opgenomen.

Kennis over positie is niet van belang
In de verschillende ontwikkelstadia van de fruitvlieg worden SOPs gekozen via een probabilitische methode. De SOPs zenden signalen uit die voorkomen dat buurcellen zich tot SOP kunnen ontwikkelen. In 3 uur tijd komt vast te liggen of cellen SOP worden of niet. In de vlieg is tijd dus de bepalende factor en niet het aantal verbindingen dat de individuele SOP heeft. De cellen hoeven daardoor niet van elkaar te weten hoe zij verbonden zijn.

De onderzoekers hebben een algoritme ontwikkeld op basis van het fruitvliegenprincipe. Het blijkt iets meer tijd te kosten dan de traditionele computeroplossing. Het nieuwe algoritme is echter robuuster en heeft veel minder voorinformatie nodig. Daardoor kan het in veel meer toepassingen worden gebruikt.