Geri bildirim döngüleri, ekosistemler ve bireysel organizmalar gibi bu makalenin odaklandığı sistemlerin önemli bir özelliğidir. Ayrıca insan dünyasında, topluluklarda, kuruluşlarda ve ailelerde de bulunurlar.
Bu tür yapay sistemler, istenen durumları korumak için negatif geri besleme kullanan kontrol sistemlerine sahip robotları içerir.
Temel Özellikler
Uyarlanabilir bir sistemde, parametre yavaş değişir ve tercih edilen bir değeri yoktur. Ancak, kendi kendini düzenleyen bir sistemde parametrenin değeri, sistem dinamiklerinin geçmişine bağlıdır. Kendi kendini düzenleyen sistemlerin en önemli özelliklerinden biri, kaosun sınırına uyum sağlama veya kaostan kaçınma yeteneğidir. Pratik olarak konuşursak, daha fazla ilerlemeden kaosun sınırına doğru ilerleyerek, gözlemci kendiliğinden hareket edebilir, ancak felaketler olmadan. Fizikçiler, neredeyse tüm geri besleme sistemlerinde kaosun sınırına uyumun gerçekleştiğini kanıtladılar. Okuyucunun iddialı terminolojiye şaşırmasına izin vermeyin, çünkü bu tür teoriler teoriyi doğrudan etkiler.kaos.
Praktopoez
Practopoiesis, Danko Nikolic tarafından türetilmiş bir terim olarak, bir organizmanın veya hücrenin otopoezinin, bileşenleri arasındaki allopoetik etkileşimler yoluyla gerçekleştiği bir tür adaptif veya kendi kendini düzenleyen sisteme atıfta bulunur. Şiirsel bir hiyerarşi içinde düzenlenirler: bir bileşen diğerini yaratır. Teori, canlı sistemlerin bu tür dört şiirsel işlemden oluşan bir hiyerarşi sergilediğini ileri sürer:
evrim (i) → gen ifadesi (ii) → genle ilişkili olmayan homeostatik mekanizmalar (anapoiesis) (iii) → hücre fonksiyonu (iv).
Practopoesis, zihinsel işlemlerin çoğunlukla anapoetik düzeyde gerçekleştiğini (iii), yani zihinlerin hızlı homeostatik (uyarlanabilir) mekanizmalardan ortaya çıktığını savunarak modern sinirbilim doktrinine meydan okur. Bu, düşünmenin nöral aktiviteyle eşanlamlı olduğuna dair yaygın inanışla çelişir (seviye iv hücre fonksiyonu).
Her alt düzey, üst düzeyden daha genel olan bilgileri içerir. Örneğin genler, anapoetik mekanizmalardan daha fazla genel bilgi içerir ve bunlar da hücre işlevlerinden daha fazla genel bilgi içerir. Bu bilgi hiyerarşisi, anapoetik seviyenin zihnin ortaya çıkması için gerekli kavramları doğrudan depolamasına izin verir.
Karmaşık sistem
Karmaşık bir uyarlanabilir sistem, tek tek parçaların mükemmel bir şekilde anlaşılmasının otomatik olarak bütünün mükemmel bir şekilde anlaşılmasını sağlamadığı karmaşık bir mekanizmadır.tasarımlar. Doğrusal olmayan dinamik sistemlerin bir tür alt kümesi olan bu mekanizmaların incelenmesi, son derece disiplinlerarasıdır ve heterojen faktörleri, faz geçişini ve faz geçişini dikkate alan en üst düzeyde modeller ve temsiller geliştirmek için doğa ve sosyal bilimlerin bilgilerini birleştirir. diğer nüanslar.
Dinamik etkileşim ağları oldukları için karmaşıktırlar ve ilişkileri ayrı statik nesnelerin koleksiyonları değildir, yani topluluğun davranışı bileşenlerin davranışı tarafından tahmin edilmez. Bireysel ve kolektif davranışların mutasyona uğradığı ve değişimi başlatan bir mikro olaya veya olaylar dizisine göre kendi kendini organize ettiği konusunda uyarlanabilirler. Değişen bir çevreye uyum sağlamak ve bir makro yapı olarak hayatta kalmalarını artırmak için şekillendirilmiş, nispeten benzer ve kısmen ilişkili mikro yapıların karmaşık bir makroskobik koleksiyonudur.
Uygulama
"Karmaşık uyarlanabilir sistemler" (CAS) veya karmaşıklık bilimi terimi, genellikle bu tür sistemlerin incelenmesi etrafında gelişen gevşek bir şekilde organize edilmiş akademik alanı tanımlamak için kullanılır. Karmaşıklık bilimi tek bir teori değildir - birden fazla teorik çerçeveyi kapsar ve son derece disiplinlerarasıdır, yaşayan, uyarlanabilir, değişen sistemler hakkında bazı temel sorulara cevap arar. CAS araştırması, bir sistemin karmaşık, ortaya çıkan ve makroskopik özelliklerine odaklanır. John H. Holland, CAS'ın geniş kapsamlı sistemler olduğunu söyledi.etkileşimde bulunan, uyum sağlayan veya öğrenen, genellikle aracılar olarak adlandırılan bileşenlerin sayısı.
Örnekler
Uyarlanabilir sistemlerin tipik örnekleri şunları içerir:
- iklim;
- şehirler;
- firmalar;
- pazarlar;
- hükümet;
- sanayi;
- ekosistemler;
- sosyal ağlar;
- elektrik ağları;
- hayvan paketleri;
- trafik akışı;
- sosyal böcek kolonileri (ör. karıncalar);
- beyin ve bağışıklık sistemi;
- hücreler ve gelişen embriyo.
Ama hepsi bu kadar değil. Ayrıca, bu liste sibernetikte giderek daha fazla popülerlik kazanan uyarlanabilir sistemleri içerebilir. Siyasi partiler, topluluklar, jeopolitik topluluklar, savaşlar ve terör ağları gibi sosyal gruplara dayalı kuruluşlar da CAS olarak kabul edilir. Karmaşık bir insan-bilgisayar etkileşimleri kümesi tarafından oluşturulan, işbirliği yapan ve yönetilen İnternet ve siber uzay da karmaşık bir uyarlanabilir sistem olarak görülüyor. CAS hiyerarşik olabilir, ancak her zaman kendi kendine örgütlenmenin yönlerini daha sık gösterecektir. Bu nedenle, bazı modern teknolojiler (örneğin, sinir ağları) kendi kendine öğrenen ve kendi kendini ayarlayan bilgi sistemleri olarak adlandırılabilir.
Farklılıklar
CAS'ı saf bir çok etmenli sistemden (MAS) ayıran şey, kendine benzerlik, yapısal karmaşıklık ve kendi kendine organizasyon gibi üst düzey özelliklere ve işlevlere gösterilen dikkattir. MAS tanımlıetkileşimli birkaç ajandan oluşan bir sistem olarak, CAS'ta ajanlar ve sistem uyarlanabilir ve sistemin kendisi kendine benzer.
CAS, etkileşimli uyarlanabilir ajanların karmaşık bir koleksiyonudur. Bu tür sistemler, değişim, krizler ve felaketler karşısında onları alışılmadık derecede dirençli kılan yüksek derecede adaptasyon ile karakterize edilir. Uyarlanabilir bir sistem geliştirirken bu dikkate alınmalıdır.
Diğer önemli özellikler şunlardır: adaptasyon (veya homeostaz), iletişim, işbirliği, uzmanlaşma, mekansal ve zamansal organizasyon ve yeniden üretim. Her düzeyde bulunabilirler: hücreler, tıpkı daha büyük organizmaların yaptığı gibi uzmanlaşır, uyum sağlar ve çoğalır. İletişim ve işbirliği, aracıdan sistem düzeyine kadar her düzeyde gerçekleşir. Böyle bir sistemde ajanlar arasındaki işbirliğini yönlendiren güçler, bazı durumlarda oyun teorisi kullanılarak analiz edilebilir.
Simülasyon
CAS uyarlanabilir sistemlerdir. Bazen aracı tabanlı ve karmaşık ağ modelleri kullanılarak modellenirler. Etmenlere dayalı olanlar, çeşitli yöntemler ve araçlar kullanılarak, öncelikle model içindeki çeşitli etkenlerin tanımlanmasıyla geliştirilir. CAS için model geliştirmenin başka bir yöntemi, uyarlanabilir bir iletişim sistemi gibi çeşitli CAS bileşenlerinin etkileşim verilerini kullanarak karmaşık ağ modelleri geliştirmeyi içerir.
2013'teSpringerOpen / BioMed Central, karmaşık sistem modelleme (CASM) üzerine açık erişimli bir çevrimiçi dergi başlattı.
Canlı organizmalar karmaşık uyarlanabilir sistemlerdir. Biyolojide karmaşıklığı ölçmek zor olsa da, evrim bazı şaşırtıcı organizmalar üretti. Bu gözlem, evrimle ilgili yaygın bir yanılgıya yol açtı.
Karmaşıklık için çabalamak
Yukarıdakiler genel olarak doğru olsaydı, evrimin karmaşıklığa karşı güçlü bir eğilimi olurdu. Bu tür bir süreçte, en yaygın zorluk derecesinin değeri zamanla artacaktır. Gerçekten de, bazı yapay yaşam simülasyonları, CAS neslinin evrimin kaçınılmaz bir özelliği olduğunu öne sürüyor.
Ancak, evrimde karmaşıklığa yönelik genel bir eğilim fikri pasif bir süreçle de açıklanabilir. Bu, varyansı artırmayı içerir, ancak en yaygın değer olan mod değişmez. Böylece, maksimum zorluk seviyesi zamanla artar, ancak yalnızca toplam organizma sayısının dolaylı bir ürünü olarak. Bu tür rastgele işleme aynı zamanda sınırlı rastgele yürüyüş denir.
Bu hipotezde, organizmaların yapısını karmaşıklaştırmaya yönelik bariz eğilim bir yanılsamadır. Karmaşıklık dağılımının sağ kuyruğunda yaşayan az sayıda büyük, oldukça karmaşık organizmaya konsantre olmaktan ve daha basit ve çok daha yaygın olanı görmezden gelmekten kaynaklanır.organizmalar. Bu pasif model, türlerin büyük çoğunluğunun, dünyanın biyokütlesinin yaklaşık yarısını ve Dünya'nın biyolojik çeşitliliğinin büyük çoğunluğunu oluşturan mikroskobik prokaryotlar olduğunu vurgular. Bu nedenle, basit yaşam Dünya'da baskın kalırken, karmaşık yaşam yalnızca örnekleme yanlılığı nedeniyle daha çeşitli görünür.
Biyolojinin karmaşıklığa yönelik genel bir eğilimi yoksa, bu, bazı durumlarda sistemleri karmaşıklığa doğru iten kuvvetlerin varlığını engellemeyecektir. Bu küçük eğilimler, sistemleri daha az karmaşık durumlara yönlendiren diğer evrimsel baskılarla dengelenecektir.
Bağışıklık sistemi
Uyarlanabilir bağışıklık sistemi (kazanılmış veya daha nadiren spesifik bağışıklık sistemi olarak da bilinir) genel bağışıklık sisteminin bir alt sistemidir. Patojenleri ortadan kaldıran veya büyümelerini önleyen son derece uzmanlaşmış hücrelerden ve süreçlerden oluşur. Edinilmiş bağışıklık sistemi, omurgalılarda iki ana bağışıklık stratejisinden biridir (diğeri doğuştan gelen bağışıklık sistemidir). Edinilmiş bağışıklık, belirli bir patojene verilen ilk yanıttan sonra immünolojik bir bellek oluşturur ve aynı patojenle sonraki karşılaşmalara karşı gelişmiş bir yanıta yol açar. Bu kazanılmış bağışıklık süreci aşılamanın temelidir. Doğuştan gelen sistem gibi, edinilmiş sistem de sadece hümoral bağışıklığın bileşenlerini değil, aynı zamanda hücresel bağışıklığın bileşenlerini de içerir.
Terimin tarihi
"Uyarlanabilir" terimi ilk kez tanıtıldıRobert Good tarafından 1964'te kazanılmış bağışıklık tepkisi ile eşanlamlı olarak kurbağalardaki antikor tepkileriyle ilgili olarak kullanılmıştır. Goode, terimleri birbirinin yerine kullandığını kabul etti, ancak yalnızca terimi kullanmayı tercih ettiğini açıkladı. Belki de, antikor oluşumuna ilişkin, plastik oldukları ve antijenlerin moleküler şekline adapte olabildikleri o zamanlar mantıksız teoriyi veya ekspresyonlarının substratlarından kaynaklanabilecek adaptif enzimler kavramını düşünüyordu. Bu tabir neredeyse sadece Goode ve öğrencileri tarafından ve 1990'lara kadar marjinal organizmalar üzerinde çalışan diğer birkaç immünolog tarafından kullanıldı. Daha sonra, Toll reseptör sisteminin keşfinden sonra popüler bir konu haline gelen "doğuştan gelen bağışıklık" terimi ile birlikte yaygın olarak kullanılmaya başlandı. Drosophila'da, daha önce immünoloji çalışması için marjinal bir organizma. İmmünolojide kullanıldığı şekliyle "uyarlanabilir" terimi sorunludur çünkü edinilmiş bağışıklık tepkileri fizyolojik anlamda uyum sağlayıcı veya uyumsuz olabilir. Gerçekten de, hem edinilmiş hem de bağışıklık tepkileri, evrimsel anlamda uyarlanabilir ve uyarlanabilir olmayabilir. Günümüzde çoğu ders kitabı "uyarlanabilir" terimini yalnızca "edinilmiş" ile eşanlamlı olduğuna dikkat çekerek kullanır.
Biyolojik adaptasyon
Keşiften bu yana, edinilmiş bağışıklığın klasik anlamı, somatik bağışıklık sisteminin yeniden düzenlenmesinin aracılık ettiği antijene özgü bağışıklık anlamına gelir.klonları tanımlayan antijen reseptörleri oluşturan genler. Son on yılda, "uyarlanabilir" terimi, henüz somatik gen yeniden düzenlemeleriyle ilişkilendirilmemiş başka bir bağışıklık tepkisi sınıfına giderek daha fazla uygulanmaktadır. Bunlar, henüz açıklanamayan antijen özgüllüğüne sahip doğal öldürücü (NK) hücrelerin genişlemesini, germline ile kodlanmış reseptörleri eksprese eden NK hücrelerinin genişlemesini ve diğer doğuştan gelen bağışıklık hücrelerinin, kısa süreli bağışıklık belleği sağlayan aktif bir duruma aktivasyonunu içerir. Bu anlamda adaptif bağışıklık, "aktif durum" veya "heterostasis" kavramına daha yakındır, böylece çevresel değişikliklere "adaptasyon" un fizyolojik anlamına geri döner. Basitçe söylemek gerekirse, bugün biyolojik adaptasyon ile neredeyse eş anlamlıdır.
