Tiếng xì xầm của sáo đá hình thành khi ánh sáng ban ngày mờ dần trên các địa điểm làm tổ của chúng. Shutterstock / Albert Beukhof

Từ bầy đàn thường mang ý nghĩa tiêu cực – hãy nghĩ đến những trận dịch châu chấu trong kinh thánh hoặc những con phố đông nghịt người mua sắm vào phút cuối trong mùa Giáng sinh vội vã. Tuy nhiên, bầy đàn là điều cần thiết cho sự sống còn của nhiều tập thể động vật. Và bây giờ nghiên cứu về bầy đàn cũng có khả năng thay đổi mọi thứ cho con người.

bầy ong để làm cho của họ tìm kiếm thuộc địa mới Hiệu quả hơn. Đàn sáo sử dụng những tiếng thì thầm rực rỡ để trốn tránh và gây nhầm lẫn cho những kẻ săn mồi. Đây chỉ là hai ví dụ từ tự nhiên nhưng có thể nhìn thấy bầy đàn ở hầu hết mọi nơi trong vương quốc động vật.

Nghiên cứu từ các nhà toán học, nhà sinh vật học và nhà khoa học xã hội đang giúp chúng ta hiểu về bầy đàn và khai thác sức mạnh của nó. Nó đã được sử dụng cho kiểm soát đám đông, quản lý giao thông và để hiểu lây lan các bệnh truyền nhiễm. Gần đây hơn, nó bắt đầu định hình cách chúng ta sử dụng dữ liệu cho chăm sóc sức khỏe, vận hành máy bay không người lái trong các cuộc xung đột quân sự và đã được sử dụng để đánh bại tỷ lệ cá cược gần như không thể vượt qua trong các sự kiện thể thao.

Một bầy đàn là một hệ thống lớn hơn tổng các phần của nó. Giống như nhiều tế bào thần kinh tạo thành một bộ não có khả năng suy nghĩ, trí nhớ và cảm xúc, các nhóm động vật có thể phối hợp hành động để tạo thành một “siêu não”, thể hiện hành vi rất phức tạp không thấy ở từng loài động vật.

Chuyên gia về sự sống nhân tạo Craig Reynolds đã cách mạng hóa nghiên cứu về bầy đàn vào năm 1986 với việc xuất bản cuốn sách người mẫu mũm mĩm trình mô phỏng. Mô hình Boids chia nhỏ bầy đàn thành một bộ quy tắc đơn giản.

Boids (bird-oids) trong mô phỏng, giống như hình đại diện hoặc nhân vật trong trò chơi điện tử, được hướng dẫn di chuyển cùng hướng với hàng xóm của chúng, di chuyển về phía vị trí trung bình của hàng xóm và tránh va chạm với các chú chim cánh cụt khác.

Mô phỏng Boids cực kỳ chính xác khi so sánh với đàn thực.

Mô hình Boids gợi ý rằng bầy đàn không cần các nhà lãnh đạo điều phối hành vi – giống như những người đi bộ ở trung tâm thị trấn hơn là một chuyến tham quan bảo tàng có hướng dẫn. Hành vi phức tạp mà chúng ta thấy trong bầy đàn phát sinh từ sự tương tác giữa các cá thể tuân theo cùng một quy tắc đơn giản song song. Theo ngôn ngữ vật lý, hiện tượng này được gọi là sự xuất hiện.

tâm trí tổ ong

Năm 2016, hãng công nghệ Mỹ AI nhất trí sử dụng sức mạnh của trí thông minh bầy đàn để thắng cược Kentucky Derby “siêu hoàn hảo”, dự đoán thành công các tay đua về nhất, nhì, ba và tư trong giải đua ngựa nổi tiếng của Mỹ.

Chuyên gia ngành và thuật toán học máy truyền thống thực hiện một loạt các dự đoán không chính xác. Tuy nhiên, những người đam mê đua xe nghiệp dư được tuyển dụng bởi AI nhất trí đã tập hợp kiến ​​thức của họ để đánh bại Tỷ lệ cược 541/1.

 Những người đánh cược đầy hy vọng đặt cược hàng triệu đô la vào trận Derby Kentucky mỗi năm. Shutterstock / Cheryl Ann Quigley

Thành công của các tình nguyện viên nằm ở cách tạo ra các dự đoán của họ. Thay vì bỏ phiếu cho các tay đua và tổng hợp các lựa chọn của họ, các tình nguyện viên đã sử dụng Nền tảng trí tuệ bầy đàn của AI nhất trí để tham gia trò chơi kéo co kỹ thuật số thời gian thực, lấy cảm hứng từ đàn chim và đàn ong.

Tất cả các tình nguyện viên đồng thời kéo một mặt số theo lựa chọn tương ứng của họ. Điều này cho phép mọi người thay đổi sở thích của họ để đáp lại hành động của người khác (ví dụ: một người có thể đã chuyển sang kéo theo lựa chọn thứ hai của họ, B, thay vì lựa chọn đầu tiên, C, nếu họ thấy A và B là những lựa chọn yêu thích rõ ràng ).

Phản hồi lẫn nhau trong thời gian thực cho phép các tình nguyện viên của AI nhất trí cùng nhau vượt trội cá nhân có thông tin cao.

Hơn nữa, việc các tình nguyện viên chọn cá nhân thường xuyên nhất sẽ quyết định thứ tự, chỉ có Người chiến thắng 2016 và yêu thích của nhà cái, người theo chủ nghĩa Nyquist, sẽ được đặt chính xác.

Mối quan tâm về sức khỏe

Các công nghệ swarming tương tự cũng đang ngày càng được quan tâm trong chăm sóc sức khỏe ngành, ở đâu nói về một cuộc cách mạng AI đang thúc giục gia tăng lo ngại về quyền riêng tư của bệnh nhân.

Như sự phụ thuộc vào kỹ thuật dựa trên dữ liệu trong chăm sóc sức khỏe tăng lên, thì nhu cầu về bộ dữ liệu bệnh nhân mở rộng cũng tăng theo. Một cách để đáp ứng những nhu cầu này là thông tin tổng hợp giữa các tổ chức và trong một số trường hợp, các quốc gia.

Tuy nhiên, việc chuyển dữ liệu bệnh nhân thường phải tuân theo quy định bảo vệ dữ liệu nghiêm ngặt. Một giải pháp cho vấn đề này là chỉ sử dụng dữ liệu nội bộ, mặc dù điều này thường phải trả giá bằng độ chính xác của chẩn đoán.

Một sự thay thế nằm trong bầy đàn. Các nhà nghiên cứu tin rằng trí thông minh bầy đàn có thể duy trì độ chính xác chẩn đoán mà không cần trao đổi dữ liệu thô giữa các tổ chức.

Nghiên cứu sơ bộ đã cho thấy việc phân cấp lưu trữ dữ liệu thành một mạng lưới các nút tương tác có thể mang lại cho các tổ chức lợi ích của trí tuệ được chia sẻ. Điều này có nghĩa là không có trung tâm điều phối luồng thông tin và các tổ chức không thể truy cập dữ liệu bệnh nhân riêng tư của nhau.

Máy học tập trung sử dụng dữ liệu được tải lên một trung tâm dùng chung, nơi máy học diễn ra bằng cách sử dụng tất cả dữ liệu có sẵn. Trong các hệ thống phi tập trung, mỗi tổ chức lưu trữ riêng dữ liệu của mình trong nút riêng. Quá trình học máy diễn ra cục bộ tại mỗi nút (chỉ sử dụng dữ liệu nội bộ), nhưng kết quả của quá trình học máy được chia sẻ giữa mạng, vì lợi ích của tất cả các nút. Quá trình này đảm bảo rằng dữ liệu thô của bệnh nhân không bị trao đổi giữa các tổ chức, bảo vệ quyền riêng tư của bệnh nhân.
Bầy máy bay không người lái có thể sớm xuất hiện trên chiến trường. Shutterstock / Nhiếp ảnh Andy Dean

Bầy đàn và chiến tranh

Công nghệ máy bay không người lái ngày càng được sử dụng nhiều hơn trong chiến đấu tiền tuyến, trong thời gian gần đây đáng chú ý nhất là bởi lực lượng Ukraina trong Xung đột Nga-Ukraine đang diễn ra. Tuy nhiên, như hiện tại, công nghệ máy bay không người lái thông thường đòi hỏi giám sát trực tiếp.

Nghiên cứu quốc phòng hiện tại nhằm mục đích tạo điều kiện giao tiếp giữa các máy bay không người lái, cho phép một bộ điều khiển vận hành bầy máy bay không người lái. Sự phát triển của công nghệ như vậy hứa hẹn sẽ cải thiện đáng kể Khả năng mở rộng, trinh sát và nổi bật khả năng của máy bay không người lái chiến đấu bằng cách cho phép chuyển tiếp thông tin liên tục trong các nhóm máy bay không người lái.

Khi nghiên cứu sâu hơn về bầy đàn, chúng tôi tìm thấy một thế giới nơi hành động tập thể tạo ra sự phức tạp, khả năng thích ứng và hiệu quả. Khi công nghệ phát triển, vai trò của trí thông minh bầy đàn được thiết lập để phát triển, đan xen thế giới của chúng ta với động lực hấp dẫn của bầy đàn.

Giới thiệu về Tác giả

Samuel Johnson, Ứng viên DPhil môn Toán Sinh học, Đại học Oxford

Bài viết này được tái bản từ Conversation theo giấy phép Creative Commons. Đọc ban đầu bài viết.