Πώς να εφαρμόσετε οποιεσδήποτε συμπλέγματα αποικιών στην προγνωστική ανάλυση - ανδρεικέλες

Ένα φυσικό παράδειγμα αυτοοργανωτικής ομάδας που μπορείτε να εφαρμόσετε στη συμπεριφορά ανάλυσης πρόβλεψης είναι μια αποικία μυρμηγκιών που κυνήγι για φαγητό. Τα μυρμήγκια βελτιστοποιούν συλλογικά τη διαδρομή τους έτσι ώστε να παίρνουν πάντοτε τη συντομότερη δυνατή διαδρομή προς έναν στόχο τροφής.

Ακόμα και αν προσπαθήσετε να διαταράξετε μια αποικιοκρατική αποικία των μυρμηγκιών και να τους αποτρέψετε από το να φτάσουν στο στόχο των τροφίμων επιστρέφουν γρήγορα στο δρόμο και ξαναβρίσκουν το συντομότερο δυνατό στο στόχο των τροφίμων, αποφεύγοντας τα ίδια εμπόδια αναζητώντας φαγητό. Αυτή η ομοιομορφία συμπεριφοράς είναι δυνατή επειδή κάθε μυρμήγκι καταθέτει ένα ίχνος φερομονών στο έδαφος.

Σκεφτείτε ένα στρατό μυρμηγκιών σε αδράνεια στη φωλιά τους. Όταν αρχίζουν να ψάχνουν φαγητό, δεν έχουν απολύτως καμία πληροφορία για το πού θα το βρουν. Πομίζουν τυχαία μέχρι ένα μεμονωμένο μυρμήγκι να βρει φαγητό. τώρα το τυχερό μυρμήγκι (ονομάζεται Ant X) πρέπει να ανακοινώσει το εύρημα του στα υπόλοιπα μυρμήγκια - και για να το κάνει αυτό, πρέπει να βρει το δρόμο της πίσω στη φωλιά.

Ευτυχώς, ο Ant X παράγει τις δικές του φερομόνες όλη την ώρα που ψάχνει φαγητό. μπορεί να ακολουθήσει το δικό της μονοπάτι των φερομονών πίσω στη φωλιά. Επιστρέφοντας στη φωλιά, ακολουθώντας το δικό του μονοπάτι με φερομόνες, ο Ant X βάζει περισσότερες φερομόνες στο ίδιο ίχνος.

Ως αποτέλεσμα, η μυρωδιά στο μονοπάτι του Ant X θα είναι το ισχυρότερο από όλα τα μονοπάτια των άλλων μυρμηγκιών. Το ισχυρότερο μονοπάτι των φερομονών θα προσελκύσει όλα τα άλλα μυρμήγκια που ψάχνουν ακόμα για φαγητό. Θα ακολουθήσουν το ισχυρότερο άρωμα. Όσο περισσότερα μυρμήγκια ενώνουν το μονοπάτι του Ant X, προσθέτουν περισσότερες φερομόνες σε αυτό. η μυρωδιά γίνεται ισχυρότερη. Πολύ σύντομα, όλα τα άλλα μυρμήγκια έχουν μια ισχυρή μυρωδιά να ακολουθήσουν.

Αν πολλά μυρμήγκια έχουν ανακαλύψει την ίδια πηγή τροφής, τα μυρμήγκια που έκαναν το μικρότερο μονοπάτι θα κάνουν περισσότερα ταξίδια σε σύγκριση με τα μυρμήγκια που ακολουθούν τα μακρύτερα μονοπάτια - επομένως, περισσότερες φερομόνες θα παράγονται στο μικρότερο μονοπάτι. Η σχέση μεταξύ ατομικής και συλλογικής συμπεριφοράς είναι ένα διαφωτιστικό φυσικό παράδειγμα.

Κάθε κουκκίδα αντιπροσωπεύει ένα έγγραφο. Ας υποθέσουμε ότι οι μαύρες κουκίδες είναι έγγραφα σχετικά με τις προβλέψεις και ότι οι λευκές κουκίδες είναι έγγραφα σχετικά με την ανθρωπολογία. Οι κουκίδες που αντιπροσωπεύουν τους διαφορετικούς τύπους εγγράφων κατανέμονται τυχαία στο πλέγμα πέντε κυττάρων.

Τα "μυρμήγκια" αναπτύσσονται τυχαία στο δίκτυο για να αναζητήσουν παρόμοια έγγραφα. Κάθε κύτταρο με μια τιμή σε αυτό αντιπροσωπεύει ένα παράδειγμα μιας "φερομόνης. "Χρησιμοποιώντας τη μήτρα εγγράφων, η τιμή" φερομόνης "κάθε κυττάρου υπολογίζεται από το αντίστοιχο έγγραφο.

Εντάξει, πώς η συλλογική νοημοσύνη μιας αποικίας μυρμηγκιών παράγει ένα πρότυπο για την αποτελεσματική συγκέντρωση δεδομένων; Η απάντηση βρίσκεται σε μια απλή αναλογία: Τα μυρμήγκια ψάχνουν για φαγητό στο περιβάλλον τους, όπως ψάχνουμε για συστοιχίες σε ένα σύνολο δεδομένων - αναζητώντας παρόμοια έγγραφα μέσα σε ένα μεγάλο σύνολο εγγράφων.

Εξετάστε ένα σύνολο δεδομένων των εγγράφων που θέλετε να οργανώσετε ανά θέμα. Παρόμοια έγγραφα θα ομαδοποιηθούν στο ίδιο σύμπλεγμα. Εδώ είναι όπου η αποικία μυρμήγκι μπορεί να δώσει συμβουλές για το πώς να ομαδοποιήσει παρόμοια έγγραφα.

Φανταστείτε ένα δισδιάστατο (2D) πλέγμα όπου μπορείτε να αναπαριστάτε τα έγγραφα ως τελείες. Το 2D δίκτυο χωρίζεται σε κελιά. Κάθε κύτταρο έχει μια "φερορμόνη" (τιμή) που σχετίζεται με αυτό. Εν συντομία, η τιμή "φερομόνης" διακρίνει κάθε έγγραφο σε ένα δεδομένο κελί.

Οι κουκίδες διανέμονται αρχικά τυχαία - και κάθε κουκίδα στο πλέγμα αντιπροσωπεύει ένα μοναδικό έγγραφο. Το επόμενο βήμα είναι να τοποθετήσετε άλλες κουκίδες τυχαία στο 2D δίκτυο, προσομοιώντας την αναζήτηση αποικίας μυρμηγκιών για φαγητό στο περιβάλλον του. Αυτές οι κουκίδες αρχικά διασκορπίζονται στο ίδιο 2D δίκτυο με τα έγγραφα.

Κάθε νέα κουκίδα που προστέθηκε στο πλέγμα αντιπροσωπεύει ένα μυρμήγκι. Αυτά τα "μυρμήγκια", που συχνά αναφέρονται στον αλγόριθμο των αποικιών των μυρμηγκιών ως πράκτορες , κινούνται στο 2D δίκτυο. Κάθε "μυρμήγκι" είτε θα παραλάβει είτε θα απορρίψει τις άλλες κουκίδες (έγγραφα), ανάλογα με το πού βρίσκονται καλύτερα τα έγγραφα. Σε αυτή την αναλογία, το "φαγητό" παίρνει τη μορφή εγγράφων αρκετά ομοιόμορφων ώστε να μπορούν να συγκεντρωθούν.

Ένα "μυρμήγκι" περπατά τυχαία στο δίκτυο. εάν συναντήσει ένα έγγραφο, μπορεί να εκτελέσει μία από τις δύο ενέργειες: επιλογή ή απόθεση. Κάθε κύτταρο έχει ένταση "φερομόνης" που υποδεικνύει πόσο παρόμοιο είναι το έγγραφο με τα υπόλοιπα έγγραφα (κουκκίδες) που βρίσκονται κοντά στο εν λόγω έγγραφο - το ένα "μυρμήγκι" πρόκειται να πάρει είτε να πέσει.

Σημειώστε ότι το "μυρμήγκι" στο Cell 3 θα πάρει το έγγραφο με μαύρες κουκίδες επειδή κυριαρχεί η λευκή τιμή "φερομόνης" και να μετακινηθείτε σε ένα κελί όπου η τιμή είναι κοντά (παρόμοια) με εκείνη του Cell 4 (μερικές μαύρες κουκίδες). Η αναζήτηση διατηρείται αναλλοίωτη μέχρι να σχηματιστούν τα συμπλέγματα.

Στην πραγματικότητα, το "μυρμήγκι" μετακινεί τα έγγραφα από το ένα κελί στο άλλο για να σχηματίσει συμπλέγματα εκτελώντας είτε μία μόνο από τις δύο ενέργειες: παραλαβή ενός εγγράφου ή ρίψη ενός εγγράφου.

Όταν τα "μυρμήγκια" άρχισαν να κινούνται τυχαία στο πλέγμα, συναντάμε μια τελεία (έγγραφο) με αποτέλεσμα το "μυρμήγκι" να παραλαμβάνει ένα έγγραφο από το τρέχον κελί του, να κινείται μαζί του και να το ρίχνει σε ένα κελί στο οποίο είχε επαρκή ομοιότητα για να ταιριάζει.

Πώς θα μπορούσε ένα "μυρμήγκι" να καθορίσει το καλύτερο κελί στο οποίο να ρίξει ένα έγγραφο; Η απάντηση είναι ότι οι τιμές στα κύτταρα λειτουργούν σαν "φερομόνες" - και κάθε κύτταρο στο 2D πλέγμα περιέχει μια αριθμητική τιμή που μπορεί να υπολογιστεί με έναν τρόπο που αντιπροσωπεύει ένα έγγραφο στο κελί.

Να θυμάστε ότι κάθε έγγραφο αντιπροσωπεύεται ως σύνολο αριθμών ή διάνυσμα αριθμητικών τιμών. Η "ένταση της φερομόνης" (η αριθμητική τιμή) αυξάνεται όταν πέφτουν περισσότερα έγγραφα μέσα στο κελί - και αυτή η τιμή μειώνεται εάν οι αριθμοί που αντιπροσωπεύουν τα έγγραφα μετακινούνται έξω από το κελί.