Bijen

Onlangs bestelde ik een pakketje uit het buitenland. Met een trackingcode van de bezorgdienst kon ik het pakje volgen: via Amsterdam, Zwolle, Drachten kwam het steeds dichter in de buurt bij mijn woonplaats Groningen. Binnen Groningen was het pakje helaas niet meer te traceren. Ongetwijfeld had de bezorgdienst meer pakjes te bezorgen in de stad, en zeer waarschijnlijk hadden ze een slimme route uitgestippeld om langs al die adressen te rijden zonder al te veel kilometers af te leggen. Het berekenen van zo’n slimme route is niet eenvoudig: computers hebben er veel rekentijd voor nodig. Mensen en dieren zijn er relatief goed in, zoals bijvoorbeeld bijen, wanneer ze hun dagelijkse route langs een reeks bloemen vliegen. Een drietal wetenschappers uit Londen onderzocht onlangs hoe bijen tot die routes komen, in de hoop dat onze computers er nog wat van zouden kunnen leren.

Het vraagstuk om de kortste route langs een gegeven aantal plaatsen te berekenen staat in de wiskunde bekend als het Handelsreizigersprobleem. De vraag: een handelsreiziger reist langs een aantal steden, wil niet tweemaal dezelfde stad aan doen, en wil daarbij graag een zo kort mogelijke afstand afleggen. Het berekenen van zo’n kortste route is niet eenvoudig: naarmate het aantal steden groeit neemt het aantal mogelijke routes namelijk exponentieel toe.

Toch zijn mensen en dieren er bijzonder goed in om zo’n korte route te vinden. Neem bijvoorbeeld bijen: die vliegen vaak dagelijks langs dezelfde reeks bloemen en doen dit erg efficiënt. Dat bijen hier goed in zijn, wist men al langer. Maar, vroegen de Londense onderzoekers zich af, is de volgorde waarin bijen die bloemen aantreffen niet van nature efficiënt? En vliegen de bijen dus niet gewoon de volgorde waarin ze de bloemen ontdekt hebben?

Om dat te testen bedachten de onderzoekers een opstelling waarmee ze de bijen een onnodig lange route konden laten vliegen. Door steeds nieuwe bloemen aan te bieden op uitgekiende plekken zorgden de onderzoekers ervoor dat de volgorde van de ontdekte bloemen op dag 1 erg inefficiënt was. De vraag was of de bijen de volgende dag diezelfde route zouden vliegen. Zouden ze de bloemen weer langs gaan in de volgorde waarin ze die ontdekt hadden, of zouden ze een nieuwe, kortere route volgen?

De bijen pasten hun route aan en gingen op een slimmere manier dezelfde reeks bloemen langs. Dat betekent dat bijen daadwerkelijk aan een soort route-optimalisatie doen, zoals ook het bezorgbusje dat mijn pakje kwam brengen. Maar die bezorgdienst heeft een computer nodig om de kortste route te vinden. Hoe kan zo’n klein bijenbreintje dat dan?

Ook dat onderzochten de Londense wetenschappers. Wat ze zagen, was dat de bijen steeds verschillende opties gingen uitproberen. Met trial en error kwamen ze zo op een kortere route uit. Maar het moeilijke van het handelsreizigersprobleem (en het bijenvraagstuk) is juist dat het aantal mogelijke routes heel groot is. Een computer die domweg alle mogelijke routes doorloopt zal de bezorgdienst vooral veel extra tijd kosten.

Op basis van hun experimenten trekken de onderzoekers de conclusie dat de bijen meer doen dan alleen routes gokken: waarschijnlijk maken ze gebruik van een aantal vuistregels die ervoor zorgen dat ze op een slimme manier nieuwe routes uitproberen. Nu is de vraag alleen nog wat die vuistregels zijn: wellicht zouden we met dat beetje bijeninzicht onze computers een stuk sneller kunnen maken.