Parviälykkyys

Parviälykkyys, eli swarm intelligence, on tutkimusala tekoälyn ja kompleksisten järjestelmien piirissä, joka tutkii hajautettujen, itseorganisoituvien yksilöiden kollektiivista toimintaa. Se keskittyy siihen, miten yksinkertaiset agentit noudattavat paikallisia sääntöjä ja vuorovaikutusta ilman keskitettyä ohjausta voivat tuottaa älykkään ongelmanratkaisun.

Luonnossa parviälykkyys ilmenee esimerkiksi muurahaiskolonioissa, jotka löytävät ja optimoivat ruokareittejään, sekä lintujen parvissa tai kalaparvissa, joissa yksilöt reagoivat nopeasti toistensa liikkeitä seuraten. Keskeinen ajatus on emergenssi: kokonaisuus osoittaa älykkyyttä, vaikka yksittäiset jäsenet toimivat periaatteessa yksinkertaisilla säännöillä. Yksi keskeinen mekanismi on stigmergia, jossa agentit jättävät ympäristöönsä merkkejä tai jälkiä, joihin muut reagoivat vahvistaen yhteistä ratkaisua ilman suoraa kommunikaatiota.

Parviälykkyyttä on mallinnettu ja sovellettu laskennallisesti useilla tavoilla, kuten ant colony optimization (ACO) ja sen inspiroimilla reitityksen ja ongelmanratkaisun menetelmillä sekä partikkeliuhjauksen optimoinnilla (PSO). Myös keinokarjalle kehitetyt algoritmit, kuten artificial bee colony (ABC), kuuluvat alaiseen perheeseen. Laajemmin parviälykkyys kattaa optimointi-, robotiikka-, sensoriverkko- ja hajautettujen ohjausjärjestelmien sovelluksia, joissa järjestelmän kestävyys ja sopeutumiskyky ovat olennaisia.

Edut ovat skaalautuvuus, vikas- ja muuttuvuuskyky sekä kyky pelata rooleja hajautetulla tavalla. Rajoituksiin kuuluu usein hitaampi konvergenssi joissakin ongelissa ja parametritesontien herkkyys sekä se, ettei se takaa optimaalista ratkaisua kaikkina aikoina. Parviälykkyys tarjoaa kuitenkin runsaasti työkaluja hajautettuun ja resilienttiin suunnitteluun.