Doğada bilinen en seçici türlerden biri olan bal arılarının en iyiyi bulmak üzere yaptıkları araştırma, en iyi ve en uygun kaynak bulunduğu zaman tüm arıların aynı bölgeye hücum etmesi gibi genetik çalışma prensipleri, Kayseri Erciyes Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölüm Başkanı Prof. Derviş Karaboğa'ya ilham kaynağı oldu. Prof. Karaboğa, arıların nektar arama davranışını model alarak Yapay Arı Kolonisi (Artificial Bee Colony- ABC) adında bir algoritma geliştirdi. Amaç en iyiyi en az enerjiyle en kısa zamanda bulmak! Bal arılarının "keşfet-dans et- en iyiye hücum et" modeli artık askeriyeden tıp alanına, inşaat sektöründen elektronik devrelere ve yapay sinir ağı tasarımlarına, mühendislik sorunlarının çözümünden veri madenciliğine, fabrikaları tam kapasite çalıştırma programlarından uçuş sistemlerinin kontrolüne kadar her alanda kullanılabiliyor. Prof. Karaboğa, algoritmanın insan gruplarının doğru ve işlevsel çalıştırılması için de kullanılabileceğini belirtiyor. Amaç tabiî ki bir işi en kısa zamanda en verimli şekilde yapıp bitirmek. Türkiye ve dünyadan pek çok üniversitenin de araştırmalarında kullandığı ABC algoritması, en iyiye ulaşmak için milyonlarca olasılığı gözden geçirerek inceliyor. "İnsan zekası en çok birkaç tane en iyi çözüm yöntemi bulurken, bu algoritma yüzlerce en iyi çözümü bulabiliyor" diyen Prof. Karaboğa, algoritmayı özetle şöyle anlatıyor;
Kaşif arılar milyonlarca olasılık deniyor
"ABC algoritmasının temel aldığı minimal modelde üç çeşit yapay arımız bulunuyor. Bunlar işçi arılar, gözcü arılar ve kaşif arılar. Öncelikle kaşif arılar probleme yönelik olarak rasgele belirlenen çözüm noktalarına yerleştiriliyor ve artık birer kaynakları oluğundan işçi arı durumuna geçiyorlar. Her bir işçi arı elindeki çözümden, diğer arılardan aldığı bilgiler ışığında alternatif çözümler üretiyor. Elindeki çözümden (nektar kaynağı) daha iyi bir çözüm bulduğunda ise diğerini terk edip bu kaynağa yöneliyor. Daha sonra devreye gözcü arılar giriyor ve işçi arıların kaynak hakkında verdikleri bilgileri kullanarak bu arıların gittikleri kaynakların etrafındaki kaynaklara (çözümlere) yöneliyorlar. Eğer kaynak (çözüm) işe yaramaz ise yapay kaşif arılar başka kaynaklar (çözümler) bulmak üzere yeniden işbaşı yapıyor. Bu aşamalar algoritmik formda,
• İşçi arıları kaynaklara gönder ve nektar miktarlarını hesapla
• Gözcü arıları kaynaklara gönder ve nektar miktarlarını hesapla
• Rasgele yeni kaynaklar bulmaları için kaşif arıları gönder
• O ana kadarki en iyi kaynağı hafızada tut, şeklinde ifade ediliyor.
ABC algoritmasıyla ilgili makaleleri Journal of Global Optimization, Neural Network World, Journal of the Franklin Institute ve International Journal of Electrical Power and Energy Systems Engineering gibi uluslar arası saygın bilimsel dergilerde yayınlanan Prof. Karaboğa, algoritmanın 5 bin parametreli karmaşık problemlerde bile çözüm üretebildiğini söylüyor. Özetlemek gerekirse, gerçek hayattaki her bir çiçek, algoritmada bir çözüme denk geliyor. Yapay arılar bu çözüme ulaşabilmek için mevcut parametrelerle milyonlarca olasılık deniyor. İstenen standartlara en uygun çözüme ulaşıldığında ise kaşif arı diğer arılara haber veriyor ve sistemdeki tüm arılar aynı çözüm üzerinde çalışmaya ve çözümü mükemmelleştirmeye çalışıyor. Ümit vaad etmeyen çözüm olasılıkları üzerindeyse durulmuyor. Daha iyi çözüm bulunduğu an diğerleri derhal elimine ediliyor.
Askeri alanda kullanılabiliyor
Algoritma şimdiye kadar uluslararası pek çok üniversitede kablosuz sensörlerde, veri madenciliğinde, beton karışımı, taşıyıcı çatı sistemleri ve basınç tankı tasarımında kullanılmış. Bunlardan en dikkat çekici olanı kablosuz sensör çalışması. Kablosuz sensör, bir bölgedeki sıcaklık, nem, ışık, ses, basınç, kirlilik, toprak bileşimi, gürültü seviyesi, titreşim, nesne hareketleri ve fiziksel durum gibi bilgileri ileten bir tür minyatür algılayıcı. Bunlardan milyonlarcası bir bölgeye atıldığında, o bölge hakkında devamlı surette istihbarat sağlanabiliyor. Bu yüzden bu sensörler askeri alanda büyük önem taşıyor. Bu minik aygıtlar kendi aralarında birbirlerine sinyal yollayarak tüm bölge hakkında ana merkeze bilgi aktarımı yapıyor. Askeri alan dışında, nesli tükenmekte olan hayvanların gözlenmesi, hasta takibi, trafik akışının takip edilmesi ve orman yangınlarının tespiti gibi amaçlarla da kullanılabiliyor. Karaboğa algoritmanın çok yüksek hızda seyreden askeri füzelerde de kullanılabileceğini belirterek, "Bu füzelerin navigasyonla ilgili problemlerini anlık çözmesi gerekiyor. Yönlendirilen yere ulaşması için mevcut uçuş parametresini koruması ve çok sayıda parametrenin aynı anda çözülmesi gerekiyor. Uçak sistemleri, dengesiz sistemlerdir. Bilgisayar sistemi olmadan bunlar havada kalamaz. Bunun için sensörlerden gelen parametrelerin eş zamanlı çözülmesi ve platformun neresine, ne tarz bir tepki uygulanması gerektiğini belirleyip, tepki üretilmelidir" diyor. ABC algoritması, Hindistan Hyderabad Üniversitesi, Çin Hohai Üniversitesi, Hindistan Jawaharlal Nehru Teknik Üniversitesi, Çin Dalian Teknoloji Üniversitesi, Tayland Asya Teknololoji Enstitüsü, Hindistan Ulusal Teknoloji Enstitüsü ve Meksika Avanzada Ulusal Enformatik Laboratuarı'nda da çeşitli araştırmalarda başarıyla kullanmış.