La capacidad de procesamiento de información de un ecosistema natural da pistas sobre cómo se mantiene la dinámica del ecosistema. Crédito: KyotoU/Jake Tobiyama

La Universidad de Kyoto estudia las capacidades computacionales de las redes ambientales.

Investigadores de la Universidad de Kioto han demostrado el poder de cómputo de los ecosistemas naturales al calcular los depósitos ambientales, lo que sugiere un vínculo entre la alta biodiversidad y el alto poder de cómputo, y posiblemente conduce a nuevos tipos de computadoras y conocimientos sobre la dinámica de los ecosistemas.

El crecimiento exponencial de las redes neuronales y las herramientas de IA para el análisis de datos ha sido bien documentado. Sin embargo, el potencial de procesamiento de información de las redes que se encuentran en los ecosistemas naturales, como las relaciones entre especies, sigue sin explotarse en gran medida.

Un estudio reciente realizado en la Universidad de Kyoto ha arrojado luz sobre las capacidades computacionales de los ecosistemas, proporcionando una vía prometedora para el rápido avance de las tecnologías de IA. Las simulaciones realizadas han validado que las redes dentro de los ecosistemas, como las interacciones presa-depredador, tienen capacidades de procesamiento de información eficientes y pueden aprovecharse como un recurso computacional.

Llamamos a este enfoque Computación ambiental de yacimientosdice el autor principal de la Universidad de Kyoto Masayuki Ushio.

Los investigadores han desarrollado dos tipos de computación de reservorios ambientales como prueba de concepto de que las redes ambientales tienen poder computacional.

Un tipo es un enfoque basado en computadora llamado en silico Computación ambiental de yacimientos, que modela la dinámica del ecosistema virtual y simula la respuesta del sistema. El segundo es el llamado sistema experimental. Computación ecológica de reservorios en tiempo realque utiliza la dinámica de población en tiempo real de un organismo unicelular Tetrahymena thermophila.

En el segundo enfoque, para confirmar el poder computacional de un ecosistema natural, el equipo de Ushio preparó un diseño experimental utilizando Tetrahymena thermophila. Después de ingresar los valores como la temperatura del medio de cultivo, o los datos de entrada, el equipo obtuvo los números de celda como salida del sistema. El estudio confirmó la posibilidad tetramembranoso La población puede hacer predicciones en el futuro cercano de series de tiempo ambientales.

«Nuestros resultados también sugieren que puede haber un vínculo entre la alta biodiversidad y el alto poder computacional, lo que arroja luz sobre nuevos valores de biodiversidad previamente desconocidos», agrega Ushio, quien actualmente es investigador principal en la Universidad de Ciencias y Ciencias de Hong Kong. Tecnología.

«La relación directa entre la diversidad de la comunidad y la capacidad computacional puede mejorar el cociente de biodiversidad».

Las comunidades ecológicas procesan una gran cantidad de información en tiempo real en un ecosistema natural, donde el potencial de interacciones ecológicas como nuevo método informático es exponencialmente alto.

«Nuestro nuevo método informático puede conducir a la invención de nuevos tipos de computadoras. Además, al desarrollar un método para medir la capacidad de procesamiento de información de un ecosistema natural, podemos encontrar pistas sobre cómo se mantiene la dinámica del ecosistema», concluye Ushio.

Referencia: «Habilidad computacional para la dinámica ambiental» por Masayuki Ushio, Kazufumi Watanabe, Yasuhiro Fukuda, Yuji Tokudome, Kohei Nakajima 19 de abril de 2023, disponible aquí. Real Sociedad para la Ciencia Abierta.
DOI: 10.1098/rsos.221614