Защитная стратегия муравьёв может улучшить фильтры от спама

Фильтры электронной почты, возможно, должны действовать подобно муравьям, чтобы эффективнее бороться со спамом.

Биолог Дебора М. Гордон из Стэнфорда совместно с компьютерным учёным Фернандо Эспондой создала модель, показывающую, что защитное поведение муравьиной колонии подчиняется тем же правилам распределённой сети, что и иммунная система человека. Это говорит о том, что эволюция дважды создала простой протокол безопасности для социальных насекомых, который, будучи внедрённым в почтовые серверы, мог бы значительно усложнить работу спамерам.

Результаты опубликованы в журнале Proceedings of the Royal Society B.

Иммунные клетки позвоночных используют специализированные поверхностные молекулы для распознавания патогенов. Эти молекулы чрезвычайно специфичны и обычно соответствуют только одному-двум штаммам бактерий или вирусов.

Носительство молекулы для каждого существующего патогена было бы крайне неэффективно, поэтому иммунная клетка обычно "охотится" только за одним типом нарушителя. Если патоген проскользнёт мимо одной клетки — система знает, что он неизбежно будет обнаружен другой. Такой подход известен как распределённая сеть принятия решений.

Как выяснилось, муравьи используют похожую стратегию для защиты гнезда от чужаков.

Каждый муравей имеет собственное представление о границе между запахом "своих" и "чужих". В начале жизни они встречают в основном сородичей по колонии и запоминают их запах как дружественный. Становясь старше и выходя наружу для фуражировки, они с большей вероятностью встречают врага. Если чужак ведёт себя агрессивно или атакует, его запах классифицируется как враждебный. Позже, встретив дружественный запах, муравей пропускает его носителя, а запах врага провоцирует атаку.

Как и у иммунных клеток, у отдельного муравья ограниченная способность хранить такую информацию. Новая модель Гордон и Эспонды показывает, что безопасность колонии зависит от перекрывающихся коллективных знаний муравьёв.

"Ни один муравей не знает каждого чужака, но поскольку каждый муравей знает нескольких чужаков, вся колония знает, как не пускать посторонних большую часть времени. Это не идеально, но гораздо дешевле", — говорит Гордон.

Муравьи — отличная система для изучения распределённых сетей принятия решений. Относительно легко манипулировать химическими маркерами на их телах (влияя на их взаимодействия) и отслеживать изменения в поведении.

"Система работает очень похоже на иммунную, но, в отличие от неё, за ней легко наблюдать", — отмечает Гордон.

Как и в предыдущем исследовании Гордон, где был описан алгоритм фуражировки муравьёв, зеркально отражающий протоколы управления интернет-трафиком ("антернет"), текущая работа имеет неожиданные технологические приложения.

Для блокировки спама почтовые службы сейчас пытаются поддерживать единый список "хороших/плохих" отправителей. Но этот список постоянно меняется и относительно легко взломать. Разделение этого списка и разработка способа совместного обнаружения новых угроз могут проложить путь к улучшенным спам-фильтрам.

"Это гонка вооружений. Но распределённая сеть принятия решений, подобная той, что используют муравьи и иммунные клетки, может быть лучшей защитой от хакеров, потому что они не могут просто проникнуть в код центральной системы", — считает Гордон.

Работа также может повлиять на традиционные исследования муравьёв. Исторически, когда муравьи из разных колоний не всегда сражаются в экспериментах, учёные списывали это на "некооперативность" насекомых или считали эксперимент неудачным, отбрасывая данные как "шум". Вместо этого, по мнению Гордон, такие муравьи могут просто не перекрывать сети принятия решений друг друга, и этот результат может иллюстрировать фундаментальный процесс жизни социальных насекомых.