الگوریتم های الهام گرفته شده از طبیعت، شبکه های حسگر بی سیم را حفظ می کنند

7 آوریل 2022 – توسط دیوید بردلی، Inderscience -اعتبار: دامنه عمومی Pixabay/CC0

شبکه‌های حسگر بی‌سیم کاربردهای زیادی در پایش محیطی، نظارت بر ایمنی و کنترل فرآیندهای صنعتی، در مراقبت‌های بهداشتی و مدیریت بلایا دارند. برای مؤثر بودن دستگاه ها، حسگرها، باید دائماً و پیوسته در دسترس شبکه باشند. مشکلات زیادی در یک شبکه بی سیم بزرگ به دلیل تامین انرژی، اتصال و عوامل دیگر وجود دارد.

تیمی از هند با درج در مجله بین‌المللی ارتباطات و سیستم‌های باند بسیار گسترده، به الگوریتم‌های الهام‌گرفته از زیستی روی آورده‌اند تا نشان دهند چگونه می‌توان از چنین الگوریتم‌هایی در تشخیص عیب در یک شبکه استفاده کرد. الگوریتم‌های الهام‌گرفته از زیست‌شناسی خواص و رفتار یک سیستم طبیعی را برای حل یک مسئله در سطح محاسباتی ترسیم می‌کنند. محققان از رفتار کلونی مورچه ها، جستجوی سونار خفاش، ازدحام کندوها و بسیاری دیگر از سیستم های بیولوژیکی برای ایجاد ابزارهای مفید برای حل مسائل پیچیده که تسلیم محاسبات خطی معمولی نمی شوند، استفاده کرده اند.

در کار حاضر، تیم Beledha Santhosh Kumar و Polipalli Trinatha Rao از دپارتمان مهندسی الکترونیک و ارتباطات در موسسه مهندسی هوانوردی در حیدرآباد، Telangana، به الگوریتم‌هایی الهام گرفته از رفتار کرم‌های درخشان روی آورده‌اند که بر اساس میزان نور لاروهای همسایه حرکت و تجمع می کنند. الگوریتم دوم بر اساس رفتار معاشقه پرنده نر ساتن است که نمایشی از موادی را که در همسایگی خود پیدا می کند برای جذب جفت می سازد و بهینه می کند.

الگوریتم کرم درخشنده به گونه‌ای برنامه‌ریزی شده است که گره‌های معیوب در شبکه به دنبال تغییری باشد که نشان‌دهنده یک خطا باشد، هیچ تغییری به عنوان خطا تشخیص داده نمی‌شود، اما برای تعیین انرژی از انرژی استفاده نمی‌کند، زمانی که یک خطا تشخیص داده می‌شود، می‌توان یک راه‌حل ارسال کرد. الگوریتم bowerbird به گونه‌ای در شبکه حسگر کدگذاری می‌شود که سپس بسته‌های اطلاعاتی مورد نیاز را با حداقل نیاز انرژی مسیریابی می‌کند. تیم گزارش می‌دهد که رویکرد ترکیبی به شبکه‌های حسگر بی‌سیم بر اساس این دو الگوریتم که با هم کار می‌کنند – با تشخیص و رفع خطاها مشابه  کرم درخشنده و حفظ شبکه و کاهش هزینه‌های انرژی – به خوبی کار می‌کند. از قضا، سیستم هیبریدی از دو سیستم الهام گرفته شده از زیستی بهتر عمل می کند: الگوریتم های بهینه سازی پنگوئن امپراتور و بهینه سازی گرده افشانی گل.