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Nel 2010, un gruppo di ricercatori giapponesi e britannici ha messo dei fiocchi d'avena su una piastra di agar, disponendoli nella posizione esatta delle città intorno a Tokyo. Poi hanno posizionato al centro un organismo unicellulare giallo chiamato Physarum polycephalum, una muffa melmosa, e lo hanno lasciato crescere per 26 ore. Il risultato è stato pubblicato su Science: la rete di filamenti creata dalla muffa era quasi identica alla mappa della metropolitana di Tokyo.
Un organismo senza cervello che risolve problemi
Physarum polycephalum non ha cervello, non ha neuroni, non ha nemmeno un sistema nervoso. È un'unica cellula gigante con milioni di nuclei, che si espande nel suo ambiente formando una rete di tubicini attraverso cui scorre il citoplasma. Eppure è in grado di trovare il percorso più breve in un labirinto, connettere fonti di cibo distribuite nello spazio in modo ottimale, e creare reti che bilanciano efficienza, ridondanza e tolleranza ai guasti.
Lo studio, guidato da Atsushi Tero dell'Università di Hokkaido e pubblicato su Science, ha dimostrato che la rete creata da Physarum non solo somigliava alla metropolitana di Tokyo, ma in alcuni casi era più efficiente: stessa connettività, ma con percorsi complessivamente più corti e una maggiore resistenza alla disconnessione accidentale.
Come fa senza un cervello
Il meccanismo è elegante nella sua semplicità. Physarum si espande inizialmente in tutte le direzioni, esplorando lo spazio in modo uniforme. Quando un filamento raggiunge una fonte di cibo, il flusso di citoplasma in quel ramo si intensifica. I rami che non trovano nulla si assottigliano e muoiono. Nel giro di ore, la rete si auto-ottimizza: restano solo i percorsi più efficienti.
Non c'è un centro di controllo che supervisiona il processo. Ogni sezione della rete risponde localmente alle condizioni del momento, e l'intelligenza emerge dal comportamento collettivo di milioni di micro-decisioni. È un esempio perfetto di quello che i matematici chiamano ottimizzazione distribuita.
Dalla muffa alle autostrade
Dopo lo studio di Tokyo, altri ricercatori hanno ripetuto l'esperimento con mappe di altri Paesi. In uno studio dell'Università del West of England, Physarum ha ricreato reti stradali simili alle autostrade del Regno Unito, della Spagna, del Portogallo e dell'Italia. Quando le fonti di cibo sono state disposte nella posizione delle principali città italiane, la muffa ha prodotto una rete che ricordava la rete autostradale reale, con variazioni che in alcuni casi suggerivano percorsi alternativi più efficienti.
Uno studio del 2022 pubblicato su Nature Physics dalla Princeton University ha aggiunto un ulteriore livello: i ricercatori hanno scoperto che i funghi adattano la larghezza dei propri canali in risposta alla congestione, esattamente come un sistema di traffico intelligente allargherebbe le corsie più trafficate. Questo meccanismo, descritto come "strategia a onda viaggiante", è stato modellato matematicamente e potrebbe ispirare algoritmi per la gestione del traffico urbano.
Perché un organismo unicellulare batte gli ingegneri
La metropolitana di Tokyo è stata progettata da centinaia di ingegneri nell'arco di decenni, con budget miliardari e tecnologie sofisticate. Physarum ha ottenuto un risultato comparabile in 26 ore, con un costo pari a una manciata di fiocchi d'avena. La differenza è nel metodo: gli ingegneri ottimizzano dall'alto, cercando la soluzione migliore in uno spazio di possibilità enorme. Physarum ottimizza dal basso, testando tutte le possibilità contemporaneamente e lasciando sopravvivere solo quelle che funzionano.
Non è intelligenza come la intendiamo noi. È qualcosa di più antico e, a modo suo, più efficiente: un algoritmo biologico affinato da un miliardo di anni di evoluzione, eseguito da una cellula senza cervello su una piastra di laboratorio.
