Του ΚΩΣΤΗ ΔΙΟΓΕΝΟΥΣ
Ο δρ Μιχάλης Μαυροβουνιώτης, που έχει αφιερώσει πάνω από δέκα χρόνια στη μελέτη και την ανάπτυξη αλγορίθμων Βελτιστοποίησης Αποικίας Μυρμηγκιών (ACO), είναι πεπεισμένος πως ο τρόπος που λειτουργούν τα μυρμήγκια μπορεί να βελτιώσει την καθημερινότητα των ανθρώπων. Μπορούν να μας βοηθήσουν να φτιάξουμε πιο έξυπνες πόλεις, να κάνουμε πιο αποτελεσματικά τα δίκτυα μεταφορών, να αντιμετωπίσουμε πιο δυναμικά περιόδους κρίσεων, όπως για παράδειγμα να βελτιώσουμε την ταχύτητα ανταπόκρισης των ασθενοφόρων. Κάτι στο οποίο εργάζεται με την ομάδα του αυτή την περίοδο. Τα αποτελέσματα της φιλόδοξης, βραβευμένης έρευνάς του στο Κέντρο Αριστείας «Ερατοσθένης» του ΤΕΠΑΚ, τον έχουν κατατάξει στους κορυφαίους επιστήμονες και στο Top 0,05% από την έγκριτη πλατφόρμα ScholarGPS. Κάτι που έπεισε μεγάλους οργανισμούς να προσφέρουν χρηματοδότηση και να ανεβάσουν το επίπεδο της επιστημονικής έρευνας στην Κύπρο.
Μας μίλησε για το πώς η παρατήρηση και μίμηση της φύσης μπορεί να οδηγήσει σε καινοτόμες λύσεις, νέες προοπτικές και στην ερευνητική αριστεία με πρακτικά εφαρμόσιμα αποτελέσματα για βελτίωση της ανθρωπότητας.
–Τι ιδιαίτερο έχουν οι αποικίες μυρμηγκιών που τράβηξαν την προσοχή σας και έγιναν αντικείμενο της έρευνάς σας;
–Οι αποικίες μυρμηγκιών, παρά την απλότητά τους σε ατομικό επίπεδο, παρουσιάζουν μια ιδιαίτερα δομημένη κοινωνική οργάνωση σε συλλογικό επίπεδο. Λόγω αυτής της συλλογικής οργάνωσης, οι αποικίες μυρμηγκιών μπορούν να εκτελούν πολύπλοκες εργασίες που τις πλείστες φορές ξεπερνούν κατά πολύ τις ατομικές ικανότητες ενός μόνο μυρμηγκιού. Και αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό, αν αναλογιστούμε ότι η οπτική αντίληψη πολλών ειδών μυρμηγκιών είναι περιορισμένη, ενώ υπάρχουν και είδη μυρμηγκιών που είναι εντελώς τυφλά. Ένα από τα σημαντικότερα ευρήματα της πρώιμης έρευνας σχετικά με τη συλλογική συμπεριφορά των μυρμηγκιών ήταν ότι το μεγαλύτερο μέρος της επικοινωνίας μεταξύ τους βασίζεται στις φερομόνες, τις χημικές ουσίες που παράγονται από τα μυρμήγκια καθώς περπατούν. Μία από τις κύριες εφαρμογές αυτής της ιδιαίτερης μαζικής επικοινωνίας όπου τα μυρμήγκια συντονίζονται καταπληκτικά τη βλέπουμε στη διαδρομή προς την πηγή της τροφής. Ανιχνεύοντας τα ίχνη φερομονών καταλήγουν να ακολουθούν όλα την πιο σύντομη διαδρομή που ανακαλύφθηκε από άλλα μυρμήγκια της αποικίας.
Αυτές οι συλλογικές συμπεριφορές ζώων όπως τα μυρμήγκια ή τα πουλιά, μέλισσες κ.ά. έχουν εμπνεύσει στους επιστήμονες τους αλγόριθμους Βελτιστοποίησης Αποικίας Μυρμηγκιών ACO (Ant Colony Optimization).
–Που ουσιαστικά είναι αλγόριθμοι βασισμένοι στις συμπεριφορές της φύσης;
–Ναι. Είναι οι αλγόριθμοι ACO, ανήκουν στη λεγόμενη «Νοημοσύνη Σμήνους» (Swarm Intelligence), μία υποκατηγορία της Τεχνητής Νοημοσύνης που εμπνέεται από συλλογικές συμπεριφορές ζώων και εντόμων. Στο επίκεντρο της έρευνας βρίσκεται η ανακάλυψη συντομότερων διαδρομών, όπως ενεργούν τα μυρμήγκια στην αναζήτηση τροφής, η οποία μεταφέρεται σε προβλήματα δρομολόγησης και επιχειρησιακής έρευνας. Οι αλγόριθμοι ACO βρίσκουν βέλτιστες λύσεις σε πολύπλοκα προβλήματα των οποίων η επίλυσή τους απαιτεί ώρες ή μέρες, όπως οι δρομολογήσεις δικτύων, σε διάστημα δευτερολέπτων.
–Η έρευνά σας μετρά περισσότερο από δέκα χρόνια και είναι διεθνώς αναγνωρισμένη. Πώς διεξάγεται;
–Όντως ασχολούμαι για πάνω από δέκα χρόνια με το ερευνητικό πεδίο της Βελτιστοποίησης Αποικίας Μυρμηγκιών, από την πτυχιακή μου εργασία. Από τότε, το πεδίο αυτό έγινε βασικός άξονας της ερευνητικής μου δραστηριότητας. Συμμετείχα σε αρκετά ερευνητικά έργα που αξιοποιούν τέτοιους αλγόριθμους σε τομείς όπως η δυναμική δρομολόγηση οχημάτων και η ανάλυση δεδομένων. Έχω αναπτύξει νέες βελτιωμένες παραλλαγές των αλγόριθμων αυτών που μέχρι και σήμερα αποτελούν σημείο αναφοράς του συγκεκριμένου ερευνητικού πεδίου. Έχω δημοσιεύσει και συνεχίζω να δημοσιεύω σχετικά άρθρα σε επιστημονικά περιοδικά, βιβλία και πρακτικά συνεδρίων. Συμμετέχω σε διάφορες επιτροπές σε αρκετά διεθνή συνέδρια. Επίσης, είχα την τιμή να συνεργαστώ με σπουδαίους επιστήμονες και ερευνητικές ομάδες σε διεθνές επίπεδο. Γενικά η προσέγγισή μου περιλαμβάνει βασική έρευνα, τόσο σε θεωρητική ανάλυση όσο και σε πειραματική εφαρμογή, με στόχο τη συνεχή βελτίωση της αποδοτικότητας και προσαρμοστικότητας των αλγόριθμων αυτών σε ρεαλιστικά προβλήματα.
Ο δρ Μιχάλης Μαυροβουνιώτης, συντονιστής του Τμήματος Μεγάλων ∆εδομένων Γης στο Κέντρο Αριστείας «Ερατοσθένης» του ΤΕΠΑΚ και η ομάδα του μαθαίνουν παρακολουθώντας τη δομημένη κοινωνική οργάνωση των μυρμηγκιών.
–Πώς η μελέτη του τρόπου οργάνωσης της κοινωνίας των μυρμηγκιών μπορεί να μας βοηθήσει να οργανώσουμε καλύτερα τις κοινωνίες των ανθρώπων;
–Η μελέτη της κοινωνικής οργάνωσης των μυρμηγκιών μάς προσφέρει πολύτιμα διδάγματα για τη βελτίωση της λειτουργίας των ανθρώπινων κοινωνιών. Τα μυρμήγκια αποτελούν εξαιρετικό παράδειγμα συνεργασίας, άψογου καταμερισμού εργασίας και συλλογικής λήψης αποφάσεων. Αυτό το μοντέλο μπορεί κάπως να εμπνεύσει την ανάπτυξη πιο αποκεντρωμένων μορφών οργάνωσης στην ανθρώπινη κοινωνία, όπως σε έξυπνες πόλεις, δίκτυα μεταφορών ή ακόμα και στην αντιμετώπιση κρίσεων, όπου η ταχεία ανταπόκριση είναι πολύ κρίσιμη. Η κατανόηση της συμπεριφοράς αυτών των οργανισμών της φύσης μάς προσφέρει όχι μόνο επιστημονικές γνώσεις, αλλά και πρακτικά εργαλεία για τον επανασχεδιασμό πιο ανθεκτικών, δίκαιων και αποτελεσματικών κοινωνιών. Επιπλέον, οι αρχές που διέπουν τη συλλογική νοημοσύνη των μυρμηγκιών μπορούν να αξιοποιηθούν σε τεχνολογικές εφαρμογές όπως τα αυτόνομα ρομποτικά και εναέρια συστήματα.
–Δουλεύετε σε κάτι συγκεκριμένο με αφορμή τα αποτελέσματα των ερευνών σας στις κοινωνίες των μυρμηγκιών;
–Το μεγαλύτερο μέρος της έρευνάς μου επικεντρώθηκε στην ανάπτυξη βελτιωμένων εκδόσεων ACO αλγορίθμων, με εφαρμογές σε προβλήματα τα οποία αλλάζουν με την πάροδο του χρόνου που στην ουσία είναι και πιο κοντά στην πραγματικότητα. Ένα κλασικό παράδειγμα είναι το πρόβλημα των εταιρειών που εξειδικεύονται στις μεταφορές, όπου οι προγραμματισμένες διαδρομές επηρεάζονται από διάφορους παράγοντες (ατυχήματα, κίνηση, κλείσιμο δρόμων κτλ.). Παρόλο που τα δυναμικά προβλήματα είναι πιο ρεαλιστικά από τα στατικά, είναι πολύ πιο δύσκολο να λυθούν καθώς η βέλτιστη λύση τη δεδομένη στιγμή πολύ πιθανόν να μην είναι η βέλτιστη, όταν αλλάξουν οι συνθήκες του προβλήματος. Οι αλγόριθμοι ACO που έχω αναπτύξει έχουν την ικανότητα να βρίσκουν καλές λύσεις γρήγορα και αποδοτικά στις δυναμικές αλλαγές των προβλημάτων.
Ένα τέτοιο δυναμικό πρόβλημα με το οποίο ασχολούμαι αυτή τη στιγμή είναι η εξεύρεση της βέλτιστης λύσης των διαδρομών των ασθενοφόρων, έτσι ώστε να μειώνεται ο συνολικός χρόνος ανταπόκρισης των ασθενοφόρων σε περιστατικά ανά πάσα στιγμή, με σκοπό να σωθούν όσο περισσότερες ανθρώπινες ζωές. Αυτή η έρευνα είναι στο πλαίσιο του έργου SmartPLAIGO, που χρηματοδοτείται από το Ίδρυμα Έρευνας και Καινοτομίας και είναι σε συνεργασία με την Υπηρεσία Ασθενοφόρων Κύπρου, το eHealth Lab του ΤΕΠΑΚ και την STREMBLE Ventures Ltd.
–Είναι κάτι που θα δούμε να έχει πρακτική εφαρμογή σύντομα;
–Ναι, το γεγονός ότι αυτή η έρευνα είναι σε συνεργασία με την Υπηρεσία Ασθενοφόρων Κύπρου και ότι χρηματοδοτείται από το Ίδρυμα Έρευνας και Καινοτομίας, δείχνει ότι υπάρχει θεσμική και οικονομική υποστήριξη για να περάσει από τη θεωρία στην πράξη. Συγκεκριμένα, η εφαρμογή αυτής της έρευνας θα είναι έτοιμη προς χρήση από την Υπηρεσία Ασθενοφόρων Κύπρου στα μέσα του 2026, με την ολοκλήρωση όλων των πακέτων εργασίας του έργου, συμπεριλαμβανομένων και των πιλοτικών ασκήσεων που έχουν ήδη προγραμματιστεί.
Οι αποτυχίες με οδήγησαν σε σημαντικές ανακαλύψεις
–Τι σημαίνει για εσάς η διεθνής διάκρισή σας στους κορυφαίους επιστήμονες στο Top 0,05% από την έγκριτη πλατφόρμα ScholarGPS;
–Αποτελεί μια τιμητική αναγνώριση της συστηματικής μου ερευνητικής προσπάθειας αλλά και της αφοσίωσής μου στην ερευνητική αριστεία. Είναι μια επιβεβαίωση ότι το έργο μου έχει αντίκτυπο στην επιστημονική κοινότητα σε διεθνές επίπεδο, κάτι που με γεμίζει υπερηφάνεια αλλά και κίνητρο να συνεχίσω με την ίδια αφοσίωση το ερευνητικό μου έργο στο μέλλον. Νιώθω ότι η σκληρή δουλειά και οι θυσίες όλα αυτά τα χρόνια δεν έχουν πάει χαμένα.
–Ακολούθησε η βράβευσή σας με το βραβείο Επιστήμονας της Χρονιάς του «Μαν Of The Year». Πώς βοηθούν οι διακρίσεις και οι βραβεύσεις το επιστημονικό σας έργο;
–Προσωπικά η νύχτα της βράβευσης θα μου μείνει πραγματικά αξέχαστη ως σταθμός στην επαγγελματική και προσωπική μου πορεία. Είναι η πρώτη διάκριση σε εθνικό επίπεδο και γι’ αυτό έχει ιδιαίτερη σημασία για εμένα, καθώς η αγάπη προς τον τόπο μου ήταν ένας από τους κυριότερους λόγους επαναπατρισμού. Επίσης αυτό το βραβείο ήρθε σε μια χρονική περίοδο αρκετά δύσκολη για εμένα και μου δίνει δύναμη να προχωρήσω με το έργο μου. Παράλληλα, τέτοιες βραβεύσεις συμβάλλουν στην προβολή της επιστημονικής έρευνας και βοηθούν να γεφυρωθεί το χάσμα με την κοινωνία, καθιστώντας το επιστημονικό μας έργο πιο κατανοητό στο ευρύ κοινό.
–Η επιστημονική σας έρευνα έχει μόνο από επιτυχίες ή είχατε και αποτυχίες;
–Στην επιστήμη, οι αποτυχίες είναι συχνό φαινόμενο και είναι σημαντικό να τις αντιμετωπίζουμε με υπομονή και αντοχή, παρά με απογοήτευση. Αυτή ήταν μια συμβουλή που μου είχαν δώσει στα πρώτα μου βήματα: Να μη φοβάμαι τις αποτυχίες στην έρευνα και να βλέπω κάθε αποτυχία ως μια ευκαιρία μάθησης και εξέλιξης. Αυτή η νοοτροπία με βοήθησε να παραμένω συγκεντρωμένος στους στόχους μου. Και όντως υπήρξαν πολλές στιγμές στην πορεία μου όπου αρχικά θεωρούσα ότι είχα αποτύχει, αλλά τελικά αυτές οι αποτυχίες με οδήγησαν σε σημαντικές ανακαλύψεις.
–Όπως, θα μας δώσετε ένα παράδειγμα;
–Ένα παράδειγμα είναι όταν προσπαθούσα να αναπτύξω έναν αλγόριθμο για την επίλυση κάποιου περίπλοκου προβλήματος, ο οποίος δεν έδινε τα αναμενόμενα αποτελέσματα. Αντί να το δω ως αποτυχία, το αντιμετώπισα ως μια ευκαιρία να κατανοήσω καλύτερα τα πρόβλημα και να εξετάσω ξανά τον αλγόριθμο. Μέσα από αυτή τη διαδικασία, κατέληξα σε μια καινοτόμο προσέγγιση που όχι μόνο βελτίωσε τα αποτελέσματα, αλλά μου έδωσε και νέα κατεύθυνση στην έρευνά μου. Αυτή η εμπειρία με δίδαξε ότι η αποτυχία είναι απλώς ένα βήμα προς την ανακάλυψη και την εξέλιξη, εφόσον την αντιμετωπίσουμε με υπομονή και ανάλυση.
Την ίδια συμβουλή δίνω και εγώ στην ερευνητική μου ομάδα αλλά και σε νέους επιστήμονες. Επίσης, τους παροτρύνω να συνεργαστούν με άλλους επιστήμονες, γιατί οι συνεργασίες συχνά οδηγούν σε καινοτόμες λύσεις και νέες προοπτικές. Και τους υπενθυμίζω συνεχώς να μην ξεχνούν τη σημασία της συνέπειας αλλά και της ηθικής για αυτό που κάνουν. Αυτοί είναι οι σημαντικότεροι παράγοντες, κατά την άποψή μου, που θα τους οδηγήσουν στην ερευνητική αριστεία. Και να θυμόμαστε όλοι πως δεν είναι σημαντικό μόνο το τι πετυχαίνουμε αλλά και με ποιο τρόπο.
