Защитная стратегия живых муравьёв поможет нам создавать лучшие спам-фильтры

Профессор биологии Стэнфордского университета Дебора Гордон совместно с компьютерным экспертом Фернандо Эспонда разработали модель, которая показывает, что защитное поведение колонии муравьёв следует тем же правилам распределённых сетей, что и иммунная система человека.

Она свидетельствует, что эволюция создала простой протокол безопасности для общественных насекомых, который, будучи инсталлирован на почтовых серверах, может сильно осложнить работу хакеров.

Данные этого исследования опубликованы в журнале «Proceedings of the Royal Society B».

Иммунные клетки позвоночных животных используют специализированные поверхностные молекулы, которые позволяют им распознавать патогенны. Эти молекулы крайне специфичны, и, как правило, реагируют всего на один или два штамма бактерии или вируса.

Каждой клетке было бы чрезвычайно неудобно носить молекулы-детекторы против всех существующих патогенов, поэтому иммунные клетки обычно охотятся лишь на один конкретный тип нарушителей. Нет ничего страшного, если вирус обойдёт одну клетку – иммунная система знает, что рано или поздно она обязательно его заметит. Такой подход известен как сеть распределённого принятия решений.

И судя по всему, муравьи используют сходную стратегию, чтобы оберегать своё гнездо от нарушителей.

Каждый муравей имеет свою собственную черту между запахами друзей и врагов. В ходе своей жизни муравьи поначалу встречают в основном сородичей из своей колонии, и решают, что они пахнут как друзья. Становясь старше, они выбираются на поверхность за припасами, и с большей вероятностью встречают врагов.

Если встреченное насекомое действует недружелюбно, или атакует муравья, его запах классифицируется как вражеский. Позднее, встречая «дружеский» запах, муравей позволит его носителю пройти, а запах врага запустит реакцию атаки.

Так же, как и иммунные клетки, отдельные муравьи имеют ограниченную возможность для хранения этой информации. И в своей модели Гордон и Эспонда показывают, что безопасность колонии полагается на перекрывающиеся коллективные знания отдельных муравьёв.

«Ни один муравей не знает всех врагов, но поскольку каждый муравей знает нескольких неприятелей, вся колония знает, как держать врагов на расстоянии большую часть времени», рассказывает Гордон. «Эта система не идеальна, но она намного менее ресурсозатратна».

И эта система имеет неожиданно полезные технические применения. Для блокировки спама емейл-сервисы на сегодняшний день стараются поддерживать мастер-список «хороших/плохих» отправителей. Однако этот список постоянно изменяется, и его достаточно легко взломать. Разработка способа разделения детектирования новых угроз может проложить дорогу к гораздо более совершенным спам-фильтрам.

«Это гонка вооружений», говорит Гордон. «Однако система распределённого принятия решений, сходная со стратегиями поведения муравьёв и иммунных клеток, может стать лучшей защитой против хакеров, поскольку в этом случае они не смогут попросту взломать код центральной системы».