低等生物的大智慧——粘液菌啟發(fā)的路網(wǎng)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1仿生學(xué)的奧妙提起“仿生學(xué)”，你想到了什么？

雞蛋殼抗壓房頂魚船鳥飛機(jī)蝙蝠雷達(dá)2生物的智慧鳥群的智慧螞蟻的智慧3低等生物——多頭絨泡菌多頭絨泡菌(Physarum

Polycephalum)屬于粘液菌，是一種單細(xì)胞多核的類變形蟲生物體多頭絨泡菌具有向食物聚集的特性，體內(nèi)會(huì)形成連接各個(gè)食物源的管道網(wǎng)絡(luò)，用于運(yùn)輸營(yíng)養(yǎng)和化學(xué)信號(hào)2cm4粘液菌的智慧——解迷宮5粘液菌的智慧——高效運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)6粘液菌的智慧——高效運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)研究發(fā)現(xiàn)：粘液菌所形成的管道網(wǎng)絡(luò)在功效、成本和容錯(cuò)性都堪比實(shí)際的東京鐵路網(wǎng)！7粘液菌為何如此聰明？8迷宮問題抽象9粘液菌仿生路徑導(dǎo)航模型抽象起點(diǎn)終點(diǎn)壓力流量長(zhǎng)度導(dǎo)通性10管道流量建模壓力流量長(zhǎng)度導(dǎo)通性電壓電阻電流11基爾霍夫定律(Kirchhofflaw)電路中，在任一時(shí)刻，流向某一節(jié)點(diǎn)的電流之和恒等于由該節(jié)點(diǎn)留出的電流之和12電流源FSFS13管道導(dǎo)通性建模14粘液菌仿生路徑導(dǎo)航模型管道流量管道導(dǎo)通性15T形管道盲端管道會(huì)消失！16環(huán)形管道只有最短的管道保留！兩條管道都保留！17粘液菌啟發(fā)的路徑導(dǎo)航18粘液菌啟發(fā)的路網(wǎng)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)路徑導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)重現(xiàn)快速路徑導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有向路徑導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)19路徑導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)重現(xiàn)20快速路徑導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)問題：在重現(xiàn)路徑導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)該仿生模型在求解最短路徑時(shí)，存在很多冗余的計(jì)算。時(shí)間步長(zhǎng)管道流量21快速路徑導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案加入啟發(fā)式規(guī)則減少冗余計(jì)算，提出快速路徑導(dǎo)航算法RPA。啟發(fā)式規(guī)則如果管道流量變化穩(wěn)定且呈減小趨勢(shì)，則直接刪除該管道。22實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比1實(shí)驗(yàn)一：中國(guó)31城市公路網(wǎng)求最短路徑RPA能夠找到和原始算法一致的最短路徑23實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比2實(shí)驗(yàn)二：隨機(jī)全連通網(wǎng)絡(luò)求最短路徑RPA能夠找到和原始模型一致的最短路徑24有向路徑導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)問題：在重現(xiàn)路徑導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)該仿生模型僅適用于無(wú)向圖，針對(duì)有向網(wǎng)絡(luò)最短路徑問題還有待研究。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案25有向路徑導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)26有向路徑導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)27有向路徑導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)結(jié)果28網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路粘液菌的生長(zhǎng)得益于食物源釋放出的化學(xué)粒子的刺激，沿化學(xué)粒子濃度梯度方向的粒子濃度改變最快，對(duì)粘液菌的原生質(zhì)管道刺激也最大

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案構(gòu)建描述各節(jié)點(diǎn)的食物源化學(xué)粒子濃度模型，生成網(wǎng)絡(luò)平面內(nèi)的濃度分布，粘液菌從某一給定點(diǎn)沿著最大粒子梯度勻速生長(zhǎng)進(jìn)行覓食，被訪問的食物源不再