Abstract
This article describes Natural Computing, an interdisciplinary research field in which nature is the inspiration source of new Computer Science methodologies. Natural Computing includes a wide spectrum of different themes, that differ each other on aims and means. For instance, there is a theme in which the theory of evolution by natural selection inspires methodologies for solving problems of computational mathematics. Another example is a theme in which DNA molecules are used to execute very complex algorithms with performances that cannot be obtained by current electronic computers. Moreover, there are several themes in which mathematical and computational models are used to understand the mechanisms underlying the functioning of cells. The themes of Natural Computing can be grouped in two main categories: (i) new computational models and methodologies inspired by natural phenomena, and (ii) applications of computational models and methodologies to the study of natural phenomena. The aim of the themes of the first category is to contribute to the research in Computer Science by using nature as an inspiration, whereas the aim of the themes of the second category is to contribute to the research in Life Sciences by using computational means. The objective of this article is not to survey all of the Natural Computing themes, but to describe what could be concretely obtained in this research field by focusing on two representative themes: “Evolutionary Computation” and “DNA Computing”.
Questo articolo descrive il Natural Computing, un campo di ricerca interdisciplinare in cui la natura è fonte di ispirazione di nuove metodologie informatiche. Tale campo di ricerca è molto ampio e include temi anche molto diversi tra loro per finalità e mezzi utilizzati. Ad esempio, si hanno temi di ricerca in cui si usa la teoria dell’evoluzione delle specie per risolvere problemi di matematica computazionale, altri in cui si usa il DNA per eseguire algoritmi molto complessi con prestazioni fuori dalla portata di un calcolatore elettronico, e altri in cui si usano i modelli matematici e computazionali per comprendere i meccanismi alla base del funzionamento delle cellule. I temi trattati nell’ambito del Natural Computing possono essere raggruppati in due categorie principali: (i) nuovi modelli e metodi informatici ispirati da fenomeni naturali, e (ii) applicazione di modelli e metodi informatici per lo studio di fenomeni naturali. L’obiettivo della ricerca sui temi della prima categoria è quindi far progredire l’informatica utilizzando la natura come fonte di ispirazione, mentre la ricerca sui temi della seconda categoria mira a far progredire le scienze naturali tramite l’utilizzo di strumenti informatici. Lo scopo di questo articolo non è descrivere i temi del Natural Computng in maniera esaustiva, ma fornire al lettore una descrizione concreta di cosa si voglia e si possa ottenere in questo campo di ricerca focalizzandosi su due temi specifici ma rappresentativi: “Evolutionary Computation” e “DNA Computing”.
Citazione
Paolo Milazzo, “Computazione naturale”, in “APhEx 10”, 2014, pp. 32.
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AUTORI&AUTRICI
Ricercatore in Informatica presso l'Università di Pisa, Dipartimento di Informatica. Le sue aree di ricerca riguardano la Bioinformatica e il Natural Computing, con un particolare interesse verso l'elaborazione di metodi formali per la modellazione e la verifica di proprietà di sistemi biologici. Ulteriori informazioni sono reperibili sulla sua pagina web personale: http://www.di.unipi.it/user/milazzo