Pemrogram komputer menggunakan lebah madu sebagai rujukan

Naiknya tingkat kesibukan berbelanja melalui Internet menimbulkan sejumlah permasalahan besar. Perilaku pelanggan ketika berbelanja bisa jadi sama sekali lain dari perkiraan umumnya, dan mungkin saja berbeda di antara sesama pelanggan. Hal ini menyebabkan lalu lintas internet menjadi tidak teratur dan akhirnya berujung pada penumpukan tiba-tiba pada server Internet yang menangani belanja on-line. (Server: sebuah komputer dalam sebuah jaringan yang menyimpan program-program aplikasi dan file-file data yang dapat dikunjungi oleh komputer-komputer lainnya di dalam jaringan tersebut.) Para pakar dari Universitas Oxford dan the Georgia Institute of Technology [Institut Teknologi Georgia] melakukan kerjasama dalam rangka mengembangkan sejumlah teknologi yang dapat mengatasi penumpukan semacam itu. Para peneliti ini mengambil model atau contoh-acuan berupa suatu masyarakat yang lalu lintasnya telah berhasil diatur dengan sangat baik. Contoh-acuan ini adalah perilaku koloni atau masyarakat lebah madu yang tengah ditiru dalam sejumlah teknologi yang ditujukan untuk meringankan beban pada server-server pada saat terjadi kepadatan lalu lintas yang luar biasa.

Lonjakan jumlah pelanggan belanja atau perdagangan saham secara tiba-tiba, naik turunnya kegiatan lelang melalui internet memunculkan kesulitan besar pada perusahaan-perusahaan pengelola server. Untuk meningkatkan keuntungan mereka sebesar-besarnya, perusahaan-perusahaan ini perlu memeriksa komputer-komputer mereka setiap saat untuk menjaga agar komputer tersebut tetap mampu menyesuaikan diri terhadap tingkat kebutuhan yang berubah-ubah melalui campur tangan secara cepat. Namun pada kenyataannya, hanya satu aplikasi web saja yang dapat dimuat ke dalam komputer pada satu waktu, dan hal ini merupakan sebuah kendala. Perpindahan antar-aplikasi menyebabkan penghentian sementara selama 5-7 menit, waktu ini diperlukan untuk konfigurasi ulang pada komputer, dan ini berarti kerugian.

Permasalahan serupa dijumpai dalam tugas-tugas yang dijalankan oleh lebah madu. Sumber-sumber bunga memiliki keragaman dalam hal mutu. Oleh karena itu, seseorang mungkin berpikiran bahwa keputusan tentang berapa banyak lebah yang harus dikirim ke setiap tempat tersebut dan berapa lama mereka sebaiknya berada di sana merupakan sebuah permasalahan dalam sebuah koloni yang ingin mencapai laju pengumpulan madu bunga (nektar) setinggi-tingginya. Akan tetapi, berkat sistem kerja mereka yang sangat baik, lebah mampu memecahkan permasalahan ini tanpa mengalami kesulitan.

Sekitar seperlima dari lebah-lebah di dalam sebuah sarang bertugas sebagai pengumpul-nektar. Tugas mereka adalah berkelana di antara bunga-bunga dan mengumpulkan nektar sebanyak mungkin. Ketika kembali ke sarang, mereka menyerahkan muatan nektar mereka kepada lebah-lebah penyimpan-makanan yang menjaga sarang dan menyimpan bahan makanan. Lebah-lebah ini kemudian menyimpan nektar di dalam petak-petak madu. Seekor lebah pengumpul-nektar juga dibantu oleh rekan-rekannya dalam menentukan seberapa bagus mutu sumber bunganya. Lebah pengumpul-nektar tersebut menunggu dan mengamati seberapa lama waktu yang dibutuhkan untuk bertemu dengan seekor lebah penyimpan-makanan yang siap menerima muatan. Jika waktu tunggu ini berlangsung lama, maka sang lebah pengumpul-nektar memahami hal ini sebagai isyarat bahwa sumber bunganya bukan dari mutu yang terbaik, dan bahwa lebah-lebah yang lain kebanyakan telah melakukan pencarian yang berhasil. Sebaliknya, jika ia disambut oleh sejumlah besar lebah-lebah penyimpan-makanan untuk mengambil muatannya, maka semakin besarlah kemungkinan bahwa muatan nektar tersebut bermutu baik.

Lebah yang mendapatkan informasi ini memutuskan apakah sumber bunganya senilai dengan kerja keras yang akan dilakukan berikutnya. Jika ya, maka ia melakukan tarian-getarnya yang terkenal agar dipahami maksudnya oleh lebah-lebah lain. Lama tarian ini memperlihatkan seberapa besar keuntungan yang mungkin dapat diperoleh dari sumber bunga ini. [penjelasan lebih lanjut tentang tarian lebah, silakan baca: http://www.harunyahya.com/indo/buku/menyingkap003.htm]

Sunil Nakrani dari Universitas Oxford dan Craig Tovey dari the Georgia Institute of Technology menerapkan cara pemecahan masalah oleh lebah madu tersebut pada permasalahan ada pada Internet host. Setiap server mengambil peran sebagai lebah pengumpul-nektar, dan setiap permintaan pelanggan bertindak sebagai sumber bunga. Dengan cara ini, doktor Nakrani dan Tovey mengembangkan sebuah algoritma "lebah madu" untuk server Internet "sarang." (Algoritma: Serangkaian tahapan-tahapan logis untuk memecahkan suatu permasalahan yang dapat diterjemahkan ke dalam sebuah program komputer.)

Sebuah host menjalankan tugas, sebagaimana yang dilakukan lebah dengan tarian-getarnya, dengan membuat sebuah iklan dan mengirimkannya ke sejumlah server lainnya di dalam sarang. Lama masa penayangan iklan ini mencerminkan manfaat dan tingkat keuntungan yang dapat diraup melalui para pelanggan server-server tersebut. Server lain membaca iklan ini dan berperilaku seperti lebah-lebah pekerja yang mengikuti petunjuk yang yang disampaikan melalui tarian-getar tersebut. Setelah mempertimbangkan dan mengkaji iklan ini beserta pengalaman mereka sendiri, mereka memutuskan perlu tidaknya untuk beralih dari para pelanggan yang sedang mereka layani ke para pelanggan yang sedang dilayani oleh server yang mengirim iklan tersebut.

Doktor Nakrani dan Tovey melakukan uji banding antara algoritma lebah madu yang mereka kembangkan dengan apa yang disebut sebagai algoritma "rakus" yang saat ini dipakai oleh kebanyakan penyedia Internet host. Algoritma rakus terlihat ketinggalan zaman. Algoritma rakus membagi waktu menjadi sejumlah penggalan waktu yang tetap dan menempatkan server-server untuk melayani para pelanggan untuk satu penggalan waktu berdasarkan pengaturan yang dianggap paling menguntungkan pada penggalan waktu sebelumnya. Para peneliti mengungkap bahwa di saat-saat ketika lalu lintas sangat berubah-ubah, algoritma lebah madu memperlihatkan kinerja 20% lebih baik daripada algoritma rakus. Sebentar lagi mungkin server-server yang bekerja menggunakan algoritma lebah madu akan semakin banyak di masa mendatang, di mana Internet akan lebih tepat disebut sebagai "Interkoloni."

Dengan pemisalan yang sangat tepat, penelitian yang dilakukan oleh para ilmuwan ini menunjukkan betapa berbagai pemecahan masalah yang masuk akal terdapat di alam. Permasalahan yang dihadapi server-server Internet sangatlah mirip dengan permasalahan yang dipecahkan oleh koloni lebah madu. Sungguh, keberhasilan yang dicapai penelitian tersebut, yang dilakukan dengan menerapkan contoh-rujukan koloni lebah madu, menjadi isyarat akan hal ini. Akan tetapi, dari manakah asal usul rumusan pemecahan masalah yang diberikan lebah madu kepada para pemrogram komputer tersebut? Meskipun para pemrogram komputer dapat mengambil perilaku lebah madu sebagai contoh-rujukan mereka, lebah itu sendiri tidak dapat melakukan hal seperti itu. Ini dikarenakan meskipun tiruan algoritma lebah yang dibuat oleh pemrogram komputer merupakan hasil dari proses berpikir cerdas yang dilakukan secara sadar, lebah madu tidak memiliki kemampuan berpikir semacam itu. Pemecahan atas permasalahan tersebut membutuhkan tindakan sadar, misalnya pertama-tama pemahaman tentang adanya permasalahan tersebut, pengkajian terhadap sejumlah penyebab timbulnya permasalahan itu, pengenalan atas pengaruh sejumlah penyebab itu terhadap permasalahan tersebut secara umum dan pengaruhnya terhadap satu sama lain, dan akhirnya pengambilan keputusan di antara beragam pilihan yang ada.

Sudah pasti pemecahan masalah semacam itu tidak mungkin terjadi di dalam koloni lebah beranggotakan 20 sampai 50 ribu ekor. Hanya ada satu penjelasan masuk akal atas kenyataan ini, di mana sedemikian banyak makhluk hidup menghemat energi dengan menerapkan cara pengumpulan nektar yang paling menguntungkan; meskipun orang biasanya mengira akan melihat suatu kekacauan dan kebingungan di dalamnya. Pemahaman atas permasalahan di dalam koloni lebah dan jalan keluar pemecahannya merupakan hasil karya Pencipta Maha Mengetahui. Tidak ada keraguan, Allahlah, Pencipta langit dan bumi dan segala yang ada di antara keduanya, Yang telah menciptakan koloni lebah. Strategi yang diterapkan di dalam koloni lebah madu merupakan ilham yang berasal dari Allah. Allah menyatakan hal ini di ayat berikut:

Dan Tuhanmu mewahyukan kepada lebah: "Buatlah sarang-sarang di bukit-bukit, di pohon-pohon kayu, dan di tempat-tempat yang dibuat manusia. Kemudian makanlah dari tiap-tiap (macam) buah-buahan dan tempuhlah jalan Tuhanmu yang telah dimudahkan (bagimu)." Dari perut lebah itu keluar minuman (madu) yang bermacam-macam warnanya, di dalamnya terdapat obat yang menyembuhkan bagi manusia. Sesungguhnya pada yang demikian itu benar-benar terdapat tanda (kebesaran Tuhan) bagi orang-orang yang memikirkan. (QS. An Nahl, 16:68-69)

1- "Honey bees and internet optimisation," The Economist, April 15 2004.