Les Experts exposent le rôle principal du chaos et de la complexité dans le traitement des données biologique

Le chaos et la complexité jouent-ils un rôle principal dans le traitement des données biologique ?

L'élan interdisciplinaire aux problèmes qui jusqu'à récent ont été traités dans le cadre hermétique des disciplines distinctes telles que la physique, l'informatique, la biologie ou la sociologie constitue aujourd'hui un des secteurs scientifiques les plus actifs et les plus novateurs, où les délivrances principales contactent des problèmes de préoccupation quotidienne.

John Nicolis, un scientifique Grec éminent et penseur qui ont disparu inopinément sur le 20ème d'Avril 2012, mis en évidence au degré le plus élevé l'élan interdisciplinaire pour introduire des problèmes scientifiques et, en même temps, leur cote culturelle. La Complexité a été au noyau de ses intérêts pendant presque 40 années. Il a imprimé là-dessus un sens neuf se concentrant sur le rétablissement et le traitement d'information dans les systèmes hiérarchiques, c'est-à-dire, des systèmes concernant les composants de coexistence évoluant sur différentes échelles et s'est accouplé entre eux d'une mode non linéaire par les boucles de contre-réaction positives et négatives. Il a défini trois niveaux de la base d'organisme :

- Le de niveau « syntaxique » où les procédés dynamiques élémentaires ont lieu.

- Le de niveau « sémantique », où relations entre les stimulus empiétant sur un système et la formation des « catégories » liées aux propriétés globales et collectives par exemple les attractors qui apparaissent du niveau syntaxique et suivent une dynamique de leurs propres moyens.

- « Le niveau pragmatique », où différents systèmes hiérarchiques sont visualisés comme lecteurs communiquant dynamiquement par l'intermédiaire d'un ensemble de règles stratégiques sélectées telles que la coopération, concurrence, trichant, Etc.

Basé sur cette visibilité John Nicolis a produit d'un numéro phénoménal des idées et des intuitions, Dans les enquêtes actuelles de volume par les spécialistes internationaux éminents des mécanismes présidant dans le traitement des données et la transmission sont fournies. Des systèmes Matériels, biologiques et cognitifs sont approchés de différents, complémentaires points de vue suivre les méthodes d'unification de dynamique non linéaire, de théorie de chaos, de théories de probabilité et d'information et de science de complexité. Des connexions Inattendues entre ces disciplines sont soulignées en rassemblant les idées et les outils qui avaient été jusqu'ici développés indépendamment de l'un l'autre. Des délivrances Épistémologiques relativement à l'imperfection et à l'autoréférence sont également abordées.

Les sujets suivants sont décrits en volume.

I. Aperçus à la dynamique et au chaos non linéaires :

La théorie Non Linéaire de dynamique et de chaos fournissent la configuration générale dans laquelle la complexité et le traitement des données peuvent être préparés. Dans le chapitre d'ouverture par G. Contopoulos et autres le passage de la tranche de temps au comportement classique s'analyse dans le cas paradigmatique du problème de dispersion. La connexion entre les descriptions classiques et de tranche de temps en outre est adressée dans le chapitre par M. Axenides et E. Floratos, où l'attractor de Lorenz de classique est revisité utilisant une formulation initialement développée par Nambu dans le cadre de la mécanique quantique. G. Tsironis et autres discutent en leur chapitre le début de la complexité spatio-temporelle dans les réseaux non linéaires. Dans le chapitre par D. Mac Kernan un élan probabiliste systématique est basé donné sur la description à gros grain et la dynamique symbolique. La dynamique Symbolique est reprise de nouveau dans le chapitre fermant de la présente Partie par A. Shilnikov et autres, où des organismes fractale-hiérarchiques de l'espace de paramètre des systèmes chaotiques De type Lorenz induits par les bifurcations homoclinic et heteroclinic sont indiqués utilisant une représentation binaire des solutions.

II. Chaos et information :

La théorie de l'Information trouve son origine en papier du classique de Shannon 1949. Dans le chapitre d'ouverture de la présente Partie H. Haken développe l'expression de tranche de temps d'information de Shannon avec une extension du principe d'entropie maximum de Jaynes en domaine de tranche de temps. Les conditions dans lesquelles a empêtré des conditions et la cohérence à longue portée peut être selon les besoins fixées des conditions pour le traitement des données au niveau mécanique de tranche de temps, sont adressées dans le chapitre suivant par S. Nicolis. Un élan dynamique à l'information est ultérieurement développé dans le chapitre par C. Nicolis, consacré aux systèmes non linéaires provoquant les conditions stables de multiple simultanément et à la résonance stochastique. Différentes signatures de multistability et de résonance stochastique sur une hiérarchie des quantités liées à l'entropie caractérisant le système comme processeur d'informations sont recensées. En Conclusion, dans le chapitre fermant par W. Ebeling et R. Feistel l'origine du traitement des données est adressée par rapport à l'origine et à l'évolution de la durée de vie. Le Central à leur élan est l'idée que là existe un procédé universel de l'émergence auto-dispensée des systèmes capables de traiter l'information symbolique. Ils inventent à lui le nom du « passage de ritualization » et discutent son mode en ce qui concerne des passages de phase cinétiques familiers de la physique.

III. Traitement des données Biologique

Assurément De traitement de l'information et le concept même d'Information, d'ailleurs, trouvez leurs expressions plus passionnantes en substance vivante. Dans le chapitre d'ouverture de la présente Partie, P. Schuster adresse les mécanismes de traitement de l'information responsables de l'accumulation d'une mémoire évolutionnaire dans une population. Les conditions dans lesquelles l'optimalité peut être réalisée s'analysent également utilisant des simulations sur ordinateur avec la modélisation mathématique, et des connexions à la dynamique non linéaire et à la thermodynamique irréversible sont suggérées. Les arguments Évolutionnaires sont également centraux dans le chapitre par Y. Almirantis et autres, où la structure du génome et, en particulier, les configurations de distribution des distances entre différents groupes le long de lui sont explorés et marqués avec des phénomènes évolutionnaires connus. L'ubiquité des comportements de loi d'alimentation électrique est déterminée et un modèle basé sur la dynamique agrégative capable de reproduire ces configurations est proposé. La formation de Configuration sur une échelle beaucoup plus grande associée au développement embryonnaire est considérée dans le chapitre fermant par S. Papageorgiou. Un modèle biophysique est proposé pour expliquer l'aspect d'une configuration séquentielle le long de l'axe antérieur-postérieur d'un embryon vertébré, dans la coïncidence avec le 3' à 5' commande des gènes dans le chromosome.

IV. Complexité, chaos et cognition :

La Présente Partie traite les facettes multiples du traitement des données par le cerveau, une question qui a été au centre d'intérêts de John Nicolis dans toute sa carrière. Différents élans à la cognition sont développés et le statut de procédés autoréférentiels est discuté. Dans le chapitre W.J. Freeman d'ouverture récapitule le rôle du chaos dans la fonction cérébrale « d'un élan ascendant ». Il discute la condition de la « criticalité » du cortex celebral et de ses propriétés placides d'un système à l'arête du chaos, une idée que J.S. Nicolis a utilisée dans ses études des mécanismes de la cognition dans le cerveau comme système hiérarchique. W.J. Freeman, offres une discussion sur la situation actuelle de la question des ondes cérébrales, des configurations apparaissantes, du fractality, des considérations de champ quantique et du rôle du bruit dans l'émergence des conditions logiques et intermittentes en dynamique de cerveau. Les propriétés spectrales des enregistrements de cerveau sont étudiées en comparaison des signatures spectrales d'un modèle De type Lorenz, à son régime turbulent, par Provata et autres Mettant en évidence la pertinence de la dynamique chaotique en comprenant la phénoménologie des enregistrements de cerveau. F.T. Arrechi, aborde la question de la cognition et le langage en ce qui concerne la dynamique de cerveau dans un point de vue de système hiérarchique par l'intermédiaire d'un « haut vers le bas » s'approchent. Il propose un modèle tranche de temps tranche de temps où l'appréhension, le jugement et la timidité pourraient être discutés. Il prouve que l'incertitude dans le contenu de l'information de l'enregistrement d'épi-train est statuée par une constante de « tranche de temps », cela peut être donné une valeur numérique selon les détails de l'installation expérimentale. Ultérieurement, K. Kaneko présente un élan de tentation pour établir le lien entre les systèmes dynamiques et le traitement des données biologique. L'itinerancy Chaotique dans les systèmes dynamiques haut-dimensionnels, les contacts induits des conditions, et l'interférence entre les modes lents et rapides par l'intermédiaire de la « superbe-sélection statue », aussi une préoccupation de J.S. Nicolis, est révisé et appliqué à la différenciation cellulaire, à l'adaptation, et à la mémoire. La nécessité pour augmenter le cadre mathématique pour comprendre la dynamique autoréférentielle pour de telles « règles de sélection superbes » est également soulignée. Fermant la présente partie, I. Tsuda, discute l'autoréférence et l'itinerancy chaotique en ce qui concerne la dynamique de la cognition, de l'ambiguïté de perception et des jeux paradoxaux purement d'un point de vue de dynamique-systèmes.

V. Jeux Dynamiques et comportements collectifs :

Continuer sur le thème des jeux C. Grebogi et les collègues traitent l'en suspens et le premier problème de la coexistence de substance. Ils traitent ce problème augmentant les jeux évolutionnaires avec la mobilité pour la dynamique de substance, sous les concours cycliques, qui leur permet d'élucider être à la base des mécanismes principalement non linéaires. L'illustration apparaissante est une d'un horizontal pour la coexistence et d'une extinction complexes, non triviaux, chaotiques. Les propriétés émergentes du comportement collectif des groupes animaux est le thème qui suit où des comportements collectifs d'étude de T. Bountis et autres et des passages de phase dans les modèles du flocage d'oiseau. Avec l'accent mis sur l'effet entre topologique et dynamique contraint le présent dans les interactions complexes des composantes, elles discutent les configurations complexes apparaissantes du mouvement. Dans la même veine mais avec un autre modèle biologique du comportement animal social, cela des fourmis, preuve de présents de S.C. Nicolis des lois de graduation de fractale dans l'activité omniprésente de la construction animale. Les lois de graduation de Fractale ont également été associées avec le traitement de base de la criticalité auto-dispensée, un thème que John Nicolis discutait avec enthousiasme et fréquemment dans son travail et enseignement. Y. - P. Gunji offre sa vue d'une criticalité auto-dispensée étendue dans des automates cellulaires asynchrone ajustés. Il fournit à une barrette les jeux dynamiques basés sur les automates cellulaires, distribués dans l'espace, et explique les subtilités en flux d'information de synchrone contre la mise à jour asynchrone pour leurs conditions locales. Il explique que la mise à jour asynchrone de l'information est la cause formatrice principale de la criticalité auto-dispensée.

Fermant le volume, O.E. Rössler dialogue ici avec John Nicolis et nous invite dans un voyage sur le thème des barrages scientifiques d'espace-temps de croisement de tour, de Heraclitus à Hubble.

L'élan général suivi et les idées proposées en ce volume s'avéreront utile aux élèves, aux chercheurs et au grand public attiré par l'élan interdisciplinaire à la science.

Guillemet Du Livre :

La « Cartographie de la description continue d'un système en jeu discret de conditions signifie également que l'initial, dynamique granuleuse de fin induit une dynamique symbolique décrivant comment la séquence des lettres d'un alphabet dévoilent à temps. Ceci fournit à une barrette naturelle la vue de théorie de l'information du chaos frayée par John Nicolis. » Chapitre 4, Élan Grossier de Granulation au Chaos, par Donal MacKernan.

« Notre intérêt [...] est concentré sur l'auto-organisme d'information, sur le chemin comment un système matériel peut être activé produire des symboles et les machines de symbole-traitement relatives hors des racines pré-biologiques normales. »

Chapitre 9, Selforganization des Symboles et Information, de Werner Ebeling et de Rainer Feistel.

« Le défunt Professeur J.S. Nicolis a toujours mis l'accent sur [...] la pertinence d'une approche systématisée dynamique avec la biologie. En particulier, visualisant le génome comme « texte biologique » capture le caractère dynamique de l'évolution et du fonctionnement des organismes sous forme de corrélations indiquant la présence d'une commande à longue portée. Cette structure génomique peut être exprimée sous les formes réminiscentes des langages naturels et plusieurs des traces temporelles et spatiales laissés par le fonctionnement des systèmes dynamiques : Lois, auto-similitude et fractality de Zipf ».

Commande À longue portée et Fractality du Chapitre 11 dans la Structure et l'Organisme des Génomes Eucaryotes, par Dimitris Polychronopoulos, Giannis Tsiagkas, Labrini Athanasopoulou, Diamantis Sellis et Yannis Almirantis.

« Pendant les dernières décennies un élan wholistic a viser apparu expliquant les phénomènes complexes de la durée de vie. Dans différents branchements de ce sens de la Science aimez la Chimie, Physique, Mathématiques ont contribué. La Biologie de Systèmes se compose de cette zone interdisciplinaire où le développement des techniques de calcul puissantes joue un rôle principal. Cette zone neuve vise à découvrir les propriétés apparaissantes au niveau des cellules, tissus, organismes, populations fonctionnant dans son ensemble système. »

Chapitre 12, Vers Résoudre Enigma de Gène Collinearity de HOX, par Spyros Papageorgiou

Source : Monde Scientifique