L’ameba matematica, cos’è?

Le amebe, organismi unicellulari sprovvisti di neuroni, sanno risolvere un famoso problema matematico: se un commesso viaggiatore deve visitare un certo numero di città, qual è il tragitto più breve per toccarle tutte una volta sola e tornare alla base? La risposta, se le città sono tante, non è banale: con 4 città i percorsi distinti fra cui scegliere sono 3, ma già con 10 città diventano 181.440. Un team guidato da Masashi Aono dell’Università di Keio (Giappone) ha sottoposto il quesito alle amebe Physarum polycephalum, capaci di allungare piccoli tentacoli e di risolvere problemi usando meccanismi biochimici di risposta agli stimoli esterni (per esempio, temono la luce).

OTTO CITTÀ. Naturalmente le amebe non sono state messe di fronte agli algoritmi del commesso viaggiatore, ma a un problema equivalente: poste su un dischetto, potevano allungare i tentacoli alla ricerca di cibo in, per esempio, 64 cellette radiali che rappresentavano 8 città (v. foto sopra). Ogni città era composta da 8 cellette per simulare il giro del commesso viaggiatore: se per esempio l’ameba toccava la quinta celletta di una città, significava che quella città era stata visitata per quinta; le altre cellette della stessa città allora venivano illuminate per bloccare l’ameba, che così poteva toccare ogni città una volta sola, proprio come il commesso viaggiatore (quando l’esperimento comprendeva meno di 8 città, le cellette in eccesso venivano escluse).

Come riporta la rivista Royal Society Open Science, le amebe hanno risolto il problema con buona approssimazione e soprattutto in modo efficiente: all’aumentare del numero delle città (da 4 a 8), i tempi impiegati aumentavano linearmente anche se la complessità del problema cresce esponenzialmente. Sono prestazioni paragonabili a quelle dei computer: secondo i ricercatori, imitando il loro metodo si potranno sviluppare nuovi software per la soluzione di problemi complessi.