粘菌模具用于电脑游戏

2019-09-06 419粘菌粘液霉菌

英国计算机科学家从粘菌中获得灵感,帮助他们找到计算表面多边形连接点形状的方法。这样的计算对于为游戏和动画电影创建逼真的计算机图形非常重要。计算速度越快,图形就越流畅、越逼真。

位于英国布里斯托尔的西英格兰大学非常规计算中心的Andrew Adamatzky指出,计算一个定义一组平面点的多边形是现代计算几何的一个经典问题。他求助于粘液霉菌来帮助进行这样的计算,并在《国际生物启发计算杂志》上解释了这种生物如何提供帮助。

粘菌模具用于电脑游戏

粘液霉菌觅食行为

Adamatzky解释说,多头绒泡菌有一个复杂的生命周期,它有果体、孢子和单细胞阿米巴原虫,但在它的营养状态,疟原虫阶段,它本质上是一个包含许多细胞核的单细胞。疟原虫可以寻找营养物质,并伸展出管状的附属物来探索周围环境并吸收食物。与自然系统中经常出现的情况一样,管道网络已经进化到能够快速和有效地吸收营养,同时使用最少的资源来这样做。

“疟原虫的觅食行为可以解释为计算,”Adamatzky解释说,“当数据由吸引物和排斥物的空间构型表示,结果由原生质网络结构表示时。”换句话说,通过在布满引诱剂和驱避剂的表面上培养疟原虫,应该有可能形成一个管状网络,连接引诱剂点并避免驱避剂,同时在前者之间产生最有效的连接。

粘菌模具用于电脑游戏

研究内容

Adamatzky现在已经在塑料容器中,在洒有蒸馏水的纸巾上,以燕麦片为食的纸上种植了多头畸形杆菌。奇怪的是,对于引诱剂,研究人员发现,在卡尔姆斯“天然”安眠药中发现的缬草和啤酒花提取物可以在相对较远的距离内作为疟原虫探测附属物的目标。他解释说:“当提供半片卡姆斯药片时,疟原虫向药片传播,并在其原生质管的包围下形成圆形外壳。”

相比之下,这些药片也含有短距离,但缓慢扩散的成分,如硬脂酸镁、硬脂酸和二氧化钛以及蔗糖,这些成分似乎可以击退附属物,防止疟原虫扩散到这些物质存在的区域。这两种特性的结合使P. polycephalum形成了一个由原生质管组成的网络,其中一个主管通过培养皿中粘菌生长的吸引点近似多边形的轮廓。

粘菌模具用于电脑游戏

粘菌计算研究

关于粘菌模具如何计算的研究正在进行中,但是Adamatzky认为,这一最新进展使我们朝着未来的并行嵌入式计算机处理器又迈进了一步,该处理器使用非线性化学介质,而不是标准组件(如硅芯片)来进行计算。他还暗示了一个自动导航粘液霉菌机器人的开发和控制。

引用

Inderscience. "Slime moulds work on computer games." ScienceDaily. ScienceDaily, 7 June 2012. www.sciencedaily.com/releases/2012/06/120607092620.htm.

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