/Natural Computing

Natural Computing

الحوسبة الطبيعية Natural Computing هي أحد مجالات الحوسبة التي تعتمد على استلهام طرق الحوسبة من عمليات موجودة في الطبيعة و يوجد منها تفرعات كثيرة ما سنتحدث عنه اليوم هو الحوسبة الطبيعية المستلهمة من العمليات البيولوجية Bioinspired Computing.

article

الصورة السابقة توضح التقسيمات المختلفة للحوسبة المستلهمة من العمليات البيولوجية

1- الحوسبة باستخدام الشبكات العصبية Neural Networks

الشبكات العصبية تلعب دوراً هاماً جداً في علوم الحاسب وسبب ظهورها كان مستلهماً من محاكاة العمليات البيولوجية التي تحدث في المخ ويتم تطبيق الشبكات العصبية على حاسبات الكترونية أو ما يسمى Silicon Based Computers.

2- الحوسبة التطورية Evolutionary Computing

الحوسبة التطورية مستلهمة من عملية التطور البيولوجي وأحد أهم أشكال الحوسبة التطورية هي الخوارزميات الجينية Genetic Algorithms وفيها يتم توليد عدد من الحلول العشوائية و تحاكي هذه الحلول المولدة الكروموسومات ثم يتم توليد أجيال أفضل من الحلول عن طريق عمليات التهجين و الطفرة Cross Over and Mutation حتى ينتج في النهاية جيل من الحلول يحقق أفضل فاعلية Optimal Solution من الملاحظ أن هذا النوع من الخوارزميات يحاكي عمليات التطور البيولوجي في الكائنات الحية.

3- الحوسبة الجزيئية Molecular Computing

وفيه تتم الحوسبة باستخدام مكونات طبيعية حيث تقوم الجزيئات بالتفاعل مع بعضها بأشكال مختلفة لإنتاج الحلول للمشاكل، و توجد من الحوسبة الجزيئية العديد من الأشكال أشهرها الحوسبة باستخدام الشفرة الوراثية DNA Computing والحوسبة باستخدام البيبتيدات (سلسلة من الأحماض الأمينية) Peptides Computing.

تطبيق الحوسبة الجزيئية لا يتم علي الحاسبات الإلكترونية إنما يتم باستخدام الجزيئات نفسها حيث يتم تطبيق الحوسبة باستخدام الشفرة الوراثية علي أحبال من الشفرة الوراثية DNA Strands وكذلك الحوسبة باستخدام البيبتيدات علي بيبتيدات وجزيئات.

4- حوسبة الغشاء Membrane Computing

في العام 1998 ظهر ما يسمى بحوسبة الغشاء والتي تحاول محاكاة ما يحدث في الخلية والبروتينات والانزيمات و خاصة ما يسمي الأغشية الخلوية.

تم إنتاج النموذج النظري لهذا الفرع من الحوسبة في ورقة علمية تم نشرها في العام 2000 وفيها تم وصف شكل الأغشية وكيفية تطورها وتحولها من هيئة إلي أخري في إطار نظري، وفي هذا الوقت كان هناك احتمالين لتطبيق حوسبة الغشاء إما على حاسبات إلكترونية أو حاسبات هي نفسها تتكون من أغشية خلوية.

حالياً بات من السائد الاعتقاد باستحالة تطبيقها على حاسبات تتكون من أغشية خلوية وإمكانية تطبيقها على حاسبات إلكترونية.

هناك أيضاً أنواع أخرى من الحوسبة الطبيعية ولم نتاولها بالحديث مثل:

ا- ذكاء السرب Swarm Intelligence
ب- هندسة كسرانية Fractal Geometry
جـ- حوسبة كمومية Quantum Computing

فالحوسبة الطبيعية هي احدى طرق الحوسبة التي تستلهم عملها من عمليات موجودة في الطبيعة مثل ذكاء السرب التي تعتمد علي ظاهرة طبيعية و هي الاسراب التي تكونها كائنات حية مثل الطيور

تحدثنا في هذا المقال عن فرع من الحوسبة الطبيعية و هو الحوسبة الطبيعية المستلهمة من العمليات البيولوجية و يمكننا تقسيمها لقسمين احدهما يقدم طريقة لحل المشاكل مستوحاة من عملية بيولوجية معينة مثل الشبكات العصبية و الحوسبة التطورية و الآخر يستخدم مكونات بيولوجية لحل المشاكل مثل الحوسبة الجزيئية