In eine neue und neuartige Studie, die Wissenschaftler der Suche nach der Natur - speziell, um Ameisen, Bienen und Viren - nach Möglichkeiten zur die Verbesserung der menschlichen Zusammenarbeit bei der Katastrophenhilfe Anstrengungen.
Im Zentrum der Wissenschaftler "Sehenswürdigkeiten sind eine Untergruppe der eigenen Art - speziell, Bauingenieure, die historisch haben eine begrenzte Rolle in diesen Bemühungen, vor allem gegen kritische physische Infrastrukturen.
Unterstützt durch eine Amtszeit von fünf Jahren 2,37 Millionen Dollar Zuschuss von der National Science Foundation, und ergänzt von der Universität Illinois in Urbana-Champaign, die Forschungs-Team von Illinois ist der Versuch zu ziehen Inspiration aus der Zusammenarbeit Muster dass Honigbienen und Ameisen benutzen, und die Ausbreitung von Viren-Muster der Regel nehmen.
Die Ideen der Forscher entwickeln wird "Erweiterung der aktuellen Zusammenarbeit zwischen den ersten Responder, darunter Zivil-Ingenieure, die extreme Ereignisse, die kritische physische Infrastrukturen ", sagte Feniosky Pena-Mora, der Principal Investigator der Studie und ein Professor für Zivil-und Umwelttechnik in Illinois.
"Die Art, in denen extreme Ereignisse sind angesprochen wird Einfluss auf die Zukunft unserer Städte, wie auch neu definieren die Rolle der der Bauingenieur, "Pena-Mora sagte.
Im Bereich Epidemiologie von ihrer Arbeit, die Forscher befinden sich bei der Ausbreitung von Infektionskrankheiten bei Mensch Populationen. In der Entomologie Bereich, sie befinden sich bei Honigbienen (Apis mellifera) kollaborativen Entscheidungsfindung Bei der Wahl eines neuen Bienenkorb oder Futtersuche, und bei Ameisen "(Solenopsis Invicta) Verhalten, wenn sie bedroht sind.
Das Forschungsteam, das biologische, Computer-und Sozialwissenschaftler und Bauingenieure, wird ihre Natur-Welt Feststellungen zu drei wichtigen Bereichen: Zusammenarbeit zwischen den beteiligten Organisationen in der Katastrophenhilfe Bemühungen, die Verwendung der Informationstechnologie zur Unterstützung der Bereitschafts-, Reaktions-und Recovery-Aufgaben, und die Schwellenländer die Rolle der Zivilgesellschaft, Ingenieure als Schlüssel erste Responder zu Katastrophen.
Die Studie, "Informations-und Telekommunikationstechnologie-basierte Collaboration Rahmen für die Ausarbeitung Vor, Reaktion auf und Wiederherstellen von Katastrophen gegen kritische physische Infrastrukturen, "wurde als Teil der NSF's Information Technology-Research-Programm für die nationalen Prioritäten.
Co-Projektleiter in der Studie, die alle aus der U. von I., gehören Noshir Auftragnehmer, Professor für Sprachkommunikation und der Psychologie; Indranil Gupta, Professor für verteilte Systeme im Institut für Informatik; Andrea Hollingshead, Professor für Sprache und Kommunikation der Psychologie, und Gene Robinson, Professor für Entomologie und der Neurowissenschaften. Stuart Foltz, auch ein Co-Principal Investigator, ist ein ziviler Ingenieur bei der US Army Corps of Engineers " Construction Engineering Research Laboratory in Champaign.
Andere Forscher sind Liang Liu und Khaled El-Rayes from Illinois "Abteilung für Zivil-und Umwelttechnik, Lucio Soibelman von der Carnegie Mellon University und Brian Brauer aus der U. von I. Fire Service-Institut.
Im Mittelpunkt der Forschungs-Team der Anstrengungen ist die Überzeugung, dass Bauingenieure sollten wichtigsten Akteure in der Katastrophenhilfe Operationen gegen kritische physische Infrastrukturen - eine vierte Gruppe von "First-Responder", zusammen mit Feuerwehr, Polizei und medizinisches Personal. Nach Pena-Mora: "Der Bauingenieur Rolle - vor allem die Ingenieure und Auftragnehmer, waren mit dem ursprünglichen Entwurf und die Konstruktion der kritischen physischen Infrastruktur - muss verlängert werden darüber hinaus Infrastruktur Life-Cycle-Management und Nachhaltigkeit, um auch die erste Reaktion gegen Katastrophen.
"Diese Fachleute sind in der Lage, genauere Informationen zur Unterstützung der Entscheidungsfindung während der Bereitschafts-, Reaktions-und Recovery-Phasen einer Katastrophe. "
Zum Beispiel, kurz nach dem 11. September Terroranschläge, fehlerhafte Website Karten verteilt wurden, um die Notfallmaßnahmen Teams in Manhattan. Eine Woche später, das World Trade Center Design-Firma, die aktualisierten Karten mit genauen Untergrund Standorten. Auftragnehmer erklärt, dass eine der Herausforderungen geprüft in der neuen Forschung ist ", wie erste Responder haben, sich auf lokaler Informationen und arbeiten oft in Ermangelung von globalen Informationen. "
"Ein Notfall-Response-Strategie, die auf vollständige globale Informationen zur Verfügung gestellt werden sofort auf alle Responder ist grundlegenden Mängeln behaftet ", sagte Auftragnehmer." Stattdessen müssen wir eine Strategie entwickeln, dass nutzt Spitzenforschung in Informationstechnologie, um die schnelle Montage und den Einsatz von Ad-hoc-, flexible Netze der Responder handeln, die weitgehend auf der Grundlage von lokalen Informationen. Eine solche Strategie wäre enorm hilfreich, um uns mit Katastrophen wie die jüngsten Tsunami im Indischen Ozean. "
Eine der Möglichkeiten, diese Forscher hoffen, voraus Verständnis für die Dynamik der Kommunikation und des Wissens-Netzwerke unter erste Responder ist durch "" Lernen "grundlegenden Prinzipien auf, wie Bienen und Ameisen sind in der Lage, wirksam selbst organisieren, auf der Grundlage lokaler Informationen ", sagte Auftragnehmer, die leitet die Science in Communications Networks Group an der Nationalen Zentrum für Supercomputing Applications in Illinois.
Nach Illinois' Gupta, die Ad-hoc-Mitteilung Netze die Forscher schließlich entwickeln, um kritische Informationen unter den ersten Responder wird auch "imitieren die epidemiologische Verbreitung von Viren und Gerüchte."
"Epidemiologische Algorithmen kann verwendet werden, in großen Gruppen von Teilnehmern zu verbreiten, sammeln und Suche nach Informationen," Gupta sagte, und fügte hinzu, dass "die sich daraus ergebenden Software-Systemen können Größenordnung zu den Netzen mit Hunderten oder Tausenden von ersten Responder, als gut wie nicht mehr widerstehen Teilnehmer und schlechte Kommunikation Kanäle.
"Dieses Verhalten ist sehr ähnlich wie Gerüchte oder FAD Verbreitung in der Gesellschaft und Viren Verbreitung in der Bevölkerung, die beide eher zuverlässig und schnell. "
Verständnis Insekten "kooperative Verhalten auch helfen bei der Entwicklung effizienter und wirksamer Methoden zur Koordinierung Wissen.
"Obwohl die menschliche soziale Systeme sind weitaus komplexer als Insekt-Gesellschaften, in denen ein ermäßigter Satz von Regeln regeln das Verhalten jedes Insekt für eine gegebene Situation und die Gruppe das Verhalten ergibt sich aus solchen Wechselwirkungen, diese Modelle kann hilfreich sein, in Verständnis der grundlegenden Prinzipien und bewährten Praktiken, die bei der Entwicklung von Strategien, die Koordinierung Austausch von Wissen in chaotischen sozialen Einstellungen, wo eine kleine Reihe von Regeln für lokale Informationen Laufwerke Entscheidungsfindung ", Hollingshead sagte.
Anders ausgedrückt, während die einzelnen Honigbienen Prozess nur eine "partielle und lokalen Informationen", sie sind in der Lage, durch Wechselwirkungen mit jedem anderen, um "eine kohärente Antwort auf eine Veränderung in ihrer Umgebung", sagte Robinson, ein Experte für Honigbienen.
Bis heute sind keine spezifischen Anwendung wurde gefunden in Computer Science oder Engineering-Domains mit Biene Verhalten als eine Quelle von Analogie. Doch die Forscher sahen einen reibungslosen Übergang von Konzepten aus dem kooperativen Verhalten Honigbiene zu lösen komplexe Aufgaben, wie Futter, in die Katastrophenhilfe Zusammenhang, denn die Modellierung von Ähnlichkeiten der beiden Einstellungen.
Obwohl viele Initiativen Forschung verwendet haben, Ameisen als Quelle des Wissens in der Telekommunikation und Transport, keine spezifische Anwendung wurde noch festgestellt, dass Modelle gilt der Ameise Verhalten unter bedrohlichen Situationen für einen bestimmten Anwendung in der Technik. Allerdings, so wie Ameisen "erkennen und zu propagieren Alarme und die Wechselwirkungen in ant Kolonien kann verwendet werden, um Modell komplexe Systeme und Kettenreaktionen bei den Auswirkungen ", sagte Robinson.
Kontakt: Andrea Lynn, Geistes-Editor
andreal@uiuc.edu
217-333-2177
University of Illinois in Urbana-Champaign
http://www.uiuc.edu