|
一个TCP笑话 “你好，我想听一个TCP的笑话。” “你好，你想听一个TCP的笑话？” “是的，我想听一个TCP笑话。” “好的，我会给你讲一个TCP笑话。” “太好了，我会认真听这个笑话。” “你现在准备好听这个TCP笑话了吗？” “当然，我已经准备好听了。” “很好，我马上要讲这个TCP笑话了。它没有场景，10秒钟长，有两个人物，结尾有点睛之笔。” “好的，我早已洗耳恭听了，它没有具体场景，10秒钟长，有两个人物，结尾有点睛之笔。” “噢，不好意思，你接连超时了。 …… 你好，想听一个TCP的笑话吗？” 你明白这个TCP笑话了吗？它讲的就是网络堵塞，连接超时乃至中断。平时上网时，这个问题我们常会遇到。TCP协议是网络传输的主要方法，现在它亟待升级，以解决网络堵塞问题，而蚂蚁——非人类工程师或许能帮助人类解决这个问题。 蚁群功能是1＋1﹥2 网络和蚂蚁有什么联系呢？似乎难以想象。然而，千万不要混淆一只蚂蚁和一个蚁群的概念，它们完全不对等，好比一棵树和一片树林完全不是一回事。 美国斯坦福大学科学家发现蚁群非常独特。在美国亚利桑那州沙漠里，蚂蚁会一只一只出窝觅食，除非找到食物，否则它们不会空手回窝。蚂蚁觅食中途，如果遭遇意外永远回不来，蚁群会怎么办？如果遇上正午天气又热又晒，又会怎么办？ 通过长期观察，科学家发现蚁群完全适应沙漠气候，觅食的这些困难根本影响不了它们，而且它们还有许多未解之秘。 当遇到又热又晒的极端天气时，蚂蚁靠窝里储存的食物生活，蚁群只派出少量蚂蚁觅食；当食物少，蚂蚁就长时间不回窝，一直在外觅食；当食物多，它就很快回窝，觅食时间就短。准备外出觅食的蚂蚁会守在洞口一个窄道里。当觅食的蚂蚁回窝途经此道，遇见等候的蚂蚁，就会放下食物，然后两只蚂蚁用触角相互碰触。洞口蚂蚁是否外出觅食，取决于相互碰触的次数以及碰触的时间。就这样，一个复杂的集体行为完全由简单的个体碰触而主导。 天气怎样，没有人能断言。是否适合觅食，一只蚂蚁或许判断不出，但蚁群却可以确定。1+1﹥2意味着整体的能力超过了部分相加之和，蚁群就是这样一个整体。而且科学家相信，对蚁群研究得越深入，越会发现有用的东西。 蚁联网的对比 现代互联网上，传输控制协议（TCP/IP）是传送信息的基础，也是互联网重要的组成部分。互联网包含大量信息内容（如网站、视频、音频、文本），以及许多硬件设备（如路由器、缆线、卫星、基站、电脑）。 假如一台设备用TCP协议传输一份文件，它会把文件拆分成许许多多的小份，称为“数据包”。它向接收设备发出一连串数据包，并监控对方是否收到。如果收到，就返回“确认符”以标记，并以此调整剩余数据包的传输速度。 但有时传输数据拥堵、网速变慢，造成部分网络瘫痪，甚至中断连接。TCP协议发明于20世纪70年代，如今它急需改进。科学家从蚂蚁身上得到了启示，并将蚁群系统称为“蚁群算法”、“蚁联网”（英文Anternet）。 科学家发现，蚁群以食物量为参照，计算派出蚂蚁数量的方法，与互联网传输控制协议TCP相比，它们在本质上一模一样。蚁群的目标是派出更少蚂蚁而收集更多食物，TCP的目标是尽量避免拥堵而更快传输信息。通过互联网发送一个数据包，就好比派出一只蚂蚁外出觅食；返回一个确认符，就好比觅食的蚂蚁带回了食物。如果很快返回大量确认符，就意味着网速畅通，带宽足用，而足用意味着发送端将发送更多数据包。这就好比觅食的蚂蚁很快回窝，意味着觅食返回，食物足用，而足用也意味着蚁群将派出更多蚂蚁。反之，如果确认符返回得慢，发送数据就变慢；同样地，如果蚂蚁觅食返回得慢，蚁群派出蚂蚁也将变慢；如果它们根本不返回，那么派出和发送也将停止。对蚁群来说，停止意味着暂时不派出任何蚂蚁觅食；对TCP来说，则意味着连接超时（即中断）。 强调一点，上述这个例子只是简化版TCP，不代表它全部功能，但用来说明两者相似却足够了。 蚁联网有数百万年历史，它是蚂蚁拥有并持续使用的计算方法。通过蚁联网，蚁群把觅食损失降到最低，而且觅到了食物。TCP目的就是把数据拥堵降到最低，并且尽快传输信息。这两者实现目标的同时，都不需要额外的监督体系。 蚁联网的启示 每个蚁群都有一只蚁后，它不觅食不工作，靠其他蚂蚁喂养。它的地位最高，但是它却几乎没有“政治”权力，实际上，蚁后只是一只专职于繁殖工作的蚂蚁工。另外，蚁群里没有像公司那样的“经理”，时刻关注天气环境变化，并报告给外出觅食的蚂蚁。 唯一已知的就是，洞口窄道里两只蚂蚁用触角碰触的次数和时间，决定了蚁群算法的结果。一只蚂蚁的信息极其有限，这就决定了蚁联网的算法必须简单，而且是分布式的、数据化的、可测量的。互联网上，我们同样要设计分布式计算，并借助这种特性，使整个网络每个单元能更加数据化、更加可测量。这也是互联网信息共享的伟大之处。 另外，如果把蚁群比作互联网上无数个“0101”组成的计算机代码，就能以新思路设计更好的计算机程序——蚁群算法程序，实践证明它用来计算最优化路径时特别有效。 然而还有问题需要深入研究，既然蚁群派出的蚂蚁数量，取决于两只蚂蚁触角碰触的次数和时间，那么碰触时，蚂蚁到底“交流”了什么信息？这些信息又怎样决定了蚂蚁的行为？蚂蚁的个体行为，又怎样决定了蚁群的整体行为？ 如果这些问题都能进一步弄明白，或许就能完全解决今天网络拥堵的问题，又或许如果蚁群算法提早发现，TCP历史就会改写，乃至不存在今天的问题。 |
|
|
