<생물>도쿄 지하철과 황색망사점균(Physarum polycephalum)

지난 2010년 과학잡지

Science에 실린 내용과 관련되어 있습니다..

다양한 전공의 과학자로 구성된 팀이

"도쿄와 주변 지역을 잇는

통근철도를 설계하는 최적의 방안 연구"

를 진행했습니다.

목표

승객을 효율적으로 수송하는 네트워크 건설/유지 비용과,

운행 중단사고가 발생할 경우 대응하기 위한 예비 선로 건설비용 간의

상충관계를 해결하는 철도 체계를 설계하는 것이죠..

당시 과학자들은 이 과제를

'황색망사점균(Physarum Polycephalum)'이 갖고 있는
점균류의 특성을 통해 시뮬레이션 했습니다.

점균류의 기본 특성은,

-부패해가는 나뭇잎과 통나무를 좋아하고,

-빛을 싫어한다.

-관처럼 생긴 탐침을 여러 방향으로 뻗어가며 식량을 찾고,

 영양분을 수송한다.

입니다.

패턴분석

-식량을 찾는 경로는 거리가 가장 짧은 효율적 경로를 따라,

-한 식량원에서 다른 식량원으로 움직이면서, 복잡한 지형을 효과적으로 헤쳐 나갔다.

-각기 다른 방향으로 확장한 루트가 한 루트에서 만날 때는 그 루트를 막고, 다른 방향으로 먹이를 찾아 움직인다.

-경로가 막혔을 때를 대비,

 다음 식량원으로 통하는 예비 경로를 이용해 움직이기도 했다.

특성적용

-도쿄 철도망 모형을 만들고,

-점균의 식량원(오트밀)을 올린 유리 조각을

도쿄와 주변 36개 도시에 해당하는 위치에 놓앟다.

-각 위치에 놓은 식량의 양은 도시 인구에 비례했다.

(식량 네트워크를 형성하는 과정을 관찰)

변수조작

-철도가 통과할 수 없는 지형지물(산, 호수)에 빛을 이용.

-식량을 찾아 무작위로 여러 방향을 탐색한다.

-식량을 찾으면 관을 넓힌다.

-식량이 없으면 관을 좁힌다.

위 통제변수를 통해,

최적의 철도망을 설계하기 위한 컴퓨터 시뮬레이션을 했다.

성과

이를 통해,

-도시당 식량의 양이나 관의 크기 등

여러 변수를 조작해 설계안들을 실험하는 방식으로,

철로를 1킬로미터도 깔지 않고 최적의 철도망을 찾아냈다.

시사점

이른바,

기존 지식만으로 시도하고 에러를 수정해가는

시행착오법(Trial and Error)만으로는 한정된 자원에 맞추기란 쉽지 않았다.

목적/목표를 단순화하고,

그 특성과 유사한 자연계 속 유기체를 통해

비용, 시간, 자원을 절약하고도,

최적의 시뮬레이션을 할 수 있었다.

이른바 통섭적 관찰을 통해서,

고민하던 영역과 동떨어진 영역에서 답을 얻을 수 있다는 것이다.