Gli Esperti espongono il ruolo fondamentale di caos e di complessità nell'elaborazione delle informazioni biologica

Il caos e la complessità svolgono un ruolo fondamentale nell'elaborazione delle informazioni biologica?

L'approccio interdisciplinare ai problemi che fino a recentemente sono stati affrontati nella struttura ermetica delle discipline distinte quali fisica, l'informatica, la biologia o la sociologia costituisce oggi uno della maggior parte dei settori scientifici attivi ed innovatori, dove le emissioni fondamentali incontrano difficoltà di preoccupazione di ogni giorno.

John Nicolis, uno scienziato Greco eminente e pensatore che sono morto inatteso sul ventesimo Dell'aprile 2012, messo in evidenza all'più alto grado l'approccio interdisciplinare ai problemi scientifici chiave e, allo stesso tempo, alla loro dimensione culturale. La Complessità è stata alla memoria dei suoi interessi per quasi 40 anni. Ha impresso su una nuova messa a fuoco di direzione sulla generazione e sul trattamento di informazioni nei sistemi gerarchici, cioè, nei sistemi che comprendono le componenti di coesistenza che si evolvono sui disgaggi differenti e si è accoppiato l'un l'altro ad un modo non lineare attraverso i cicli di feedback positivo e negativo. Ha definito tre livelli di base di organizzazione:

- Il livellato “sintattico„ dove i trattamenti dinamici elementari stanno avendo luogo.

- Il livellato “semantico„, dove relazioni fra gli stimoli che interferiscono su un sistema e la formazione “di categorie„ relative ai beni globali e collettivi per esempio gli attrattori che emergono dal livello sintattico e seguono una dinamica dei loro propri.

- “Il livello pragmatico„, dove i sistemi gerarchici differenti sono considerati come giocatori che comunicano dinamicamente via un insieme delle norme strategiche selezionate quale la cooperazione, concorrenza, imbrogliante, Ecc.

Sulla Base di questa visione John Nicolis ha generato un numero fenomenale delle idee e le intuizioni, Nelle indagini attuali del volume dagli specialisti internazionali eminenti dei meccanismi che presiedono nell'elaborazione delle informazioni e nella comunicazione sono fornite. I sistemi Fisici, biologici e conoscitivi si avvicinano a dai punti di vista differenti e complementari facendo uso dei metodi dell'unificazione di dinamica non lineare, dalla teoria del caos, dalla probabilità e dalle teorie dell'informazione e dalla scienza di complessità. Le connessioni Inattese fra queste discipline sono sollecitate riunendo le idee e gli strumenti che finora erano stati sviluppati indipendentemente da a vicenda. Le emissioni Epistemologiche nell'ambito di incompletezza e di riferirsi a se stesso egualmente sono affrontate.

I seguenti argomenti sono descritti nel volume.

I. Occhiate alla dinamica ed al caos non lineari:

La dinamica e la teoria del caos Non Lineari forniscono l'impostazione generale all'interno di cui la complessità e l'elaborazione delle informazioni possono essere formulate. Nel capitolo di apertura da G. Contopoulos ed altri la transizione dal quantum a comportamento classico è analizzata nel caso paradigmatico del problema di scattering. La connessione fra le descrizioni di quantum e classiche più ulteriormente è indirizzata nel capitolo da M. Axenides e da E. Floratos, in cui l'attrattore di Lorenz del classico è rivisitato facendo uso di una formulazione originalmente sviluppata da Nambu nel contesto di meccanica quantistica. G. Tsironis ed altri discutono in loro capitolo l'inizio di complessità spatio-temporale in grate non lineari. Nel capitolo da D. Mac Kernan che un approccio probabilistico sistematico è descritto ha basato sulla descrizione a grana grossa e sulla dinamica simbolica. La dinamica Simbolica è ripresa nel capitolo di chiusura di questa Parte da A. Shilnikov et al., dove le organizzazioni frattale-gerarchiche dello spazio di parametro dei sistemi caotici Lorenz Tipi indotti tramite le biforcazioni homoclinic e heteroclinic sono rivelate facendo uso di una rappresentazione binaria delle soluzioni.

II. Caos ed informazioni:

La Teoria dell'informazione trova la sua origine in documento del classico di Shannon Town 1949. Nel capitolo di apertura di questa Parte H. Haken sviluppa l'espressione di quantum di informazioni di Shannon Town con un'estensione del principio di entropia massimo di Jaynes nel dominio di quantum. Le circostanze nell'ambito di cui ha impigliato gli stati e la coerenza a lungo raggio può essere termini secondo i bisogni assicurati per elaborazione delle informazioni al livello meccanico di quantum, sono indirizzate nel seguente capitolo da S. Nicolis. Un approccio dinamico ad informazioni successivamente è sviluppato nel capitolo da C. Nicolis, votato ai sistemi non lineari che provocano simultaneamente gli stati stabili di multiplo ed a risonanza stocastica. Le impronte Differenti del multistability e di risonanza stocastica su una gerarchia delle quantità in relazione con l'entropia che caratterizzano il sistema come elaboratore multiuso sono identificate. Per Concludere, nel capitolo di chiusura da W. Ebeling e da R. Feistel l'origine di elaborazione delle informazioni è indirizzata relativamente all'origine ed all'evoluzione di vita. La Centrale al loro approccio è l'idea che esiste un trattamento universale dell'emergenza auto-organizzata dei sistemi capaci di elaborare le informazioni simboliche. Punzonano al nome “della transizione di ritualization„ e discutono il suo stato riguardo alle transizioni di fase cinetiche esperte da fisica.

III. Elaborazione delle informazioni Biologica

Indubbiamente l'Elaborazione delle informazioni ed il concetto stesso di Informazioni, per quella materia, trovano le loro espressioni più emozionanti nella materia vivente. Nel capitolo di apertura di questa Parte, P. Schuster indirizza i meccanismi di elaborazione delle informazioni responsabili dell'accumulazione di una memoria evolutiva all'interno di una popolazione. Le circostanze nell'ambito di cui l'ottimalizzazione può essere raggiunta egualmente sono analizzate facendo uso delle simulazioni su elaboratore con la modellistica matematica e delle connessioni alla dinamica non lineare ed alla termodinamica irreversibile sono suggerite. Gli argomenti Evolutivi sono egualmente centrali nel capitolo da Y. Almirantis ed altri, dove la struttura del genoma e, in particolare, i reticoli di distribuzione delle distanze fra i gruppi differenti lungo sono esplorati e correlati con i fenomeni evolutivi conosciuti. L'ubiquità dei comportamenti di legge esponenziale è stabilita e un modello basato sulla dinamica aggregativa capace di riproduzione dei questi reticoli è proposto. La formazione di Reticolo su un disgaggio molto più grande associato allo sviluppo embrionale è considerata nel capitolo di chiusura da S. Papageorgiou. Un modello biofisico è proposto per spiegare l'aspetto di un reticolo sequenziale lungo l'asse anteriore-posteriore di un embrione vertebrato, nella coincidenza con il 3' a 5' ordine dei geni nel cromosoma.

IV. Complessità, caos e cognizione:

Questa Parte si occupa delle sfaccettature multiple di elaborazione delle informazioni dal cervello, una domanda che è stata al centro degli interessi di John Nicolis in tutto la sua carriera. Gli approcci Differenti a cognizione sono sviluppati e lo stato dei trattamenti autoreferenziali è discusso. Nel capitolo W.J. Freeman di apertura riassume il ruolo di caos nella funzione del cervello “da un approccio dal basso„. Discute lo stato “della criticità„ della corteccia celebral e dei sui beni calmi di un sistema alla barriera di caos, un'idea che J.S. Nicolis ha impiegato nei suoi studi sui meccanismi di cognizione nel cervello come sistema gerarchico. W.J. Freeman, offerte una discussione sullo stato dell'arte dell'emissione delle onde cerebrali, dei reticoli di emergenza, del fractality, delle considerazioni del quantum-campo e del ruolo di disturbo nell'emergenza degli stati coerenti ed intermittenti nella dinamica del cervello. I beni spettrali delle registrazioni del cervello sono studiati in confronto alle caratteristiche spettrali di un modello Lorenz Tipo, al suo regime turbolento, da Provata et al. che Mette in evidenza la pertinenza della dinamica caotica nella comprensione della fenomenologia delle registrazioni del cervello. F.T. Arrechi, sta affrontando l'emissione di cognizione ed il linguaggio riguardo alla dinamica del cervello in una prospettiva del sistema gerarchico via “una cima giù„ si avvicina a. Propone un modello del tipo di quantum in cui l'apprensione, il giudizio e l'autocoscienza potrebbero essere discussi. Indica che l'incertezza nel contenuto di informazioni della registrazione del punta-treno è governata da una costante “di quantum„, quello può essere dato un valore numerico secondo i particolari dell'impostazione sperimentale. Successivamente, K. Kaneko presenta un approccio allettante per colmare la lacuna fra i sistemi dinamici e l'elaborazione delle informazioni biologica. Il itinerancy Caotico nei sistemi dinamici alto-dimensionali, nelle opzioni indotte degli stati e nell'interferenza fra i modi lenti e veloci via “la super-selezione regola„, anche una preoccupazione di J.S. Nicolis, è esaminato e si applica a differenziazione delle cellule, ad adattamento ed alla memoria. La necessità per ampliare la struttura matematica per comprendere la dinamica autoreferenziale per tali “norme di selezione eccellenti„ egualmente è sollecitata. Chiudendo questa parte, I. Tsuda, discute il riferirsi a se stesso e il itinerancy caotico in relazione alla dinamica di cognizione, di ambiguità di percezione e dei giochi paradossali puramente da un punto di vista dei dinamico-sistemi.

V. Giochi Dinamici e comportamenti collettivi:

Continuando sul tema dei giochi C. Grebogi ed i colleghe affrontano il problema in sospeso e fondamentale della coesistenza di specie. Si avvicinano a questo problema che aumenta i giochi evolutivi con mobilità per la dinamica di specie, nell'ambito dei concorsi ciclici, che permette loro di delucidare essere alla base dei meccanismi fondamentalmente non lineari. La maschera emergente è una di un paesaggio per la coesistenza e di un'estinzione complessi, non banali, caotici. I beni emergenti del comportamento collettivo dei gruppi animali sono il tema che segue dove comportamenti collettivi di studio di T. Bountis ed altri e transizioni di fase nei modelli di affollamento dell'uccello. Con enfasi sull'interazione fra topologico e dinamico costringe il presente nelle interazioni complesse delle parti costituenti, essi discutono i reticoli complessi emergenti di moto. Nello stesso filone ma con un altro modello biologico di comportamento animale sociale, quello delle formiche, S.C. Nicolis presenta la prova delle leggi di operazione di disgaggio di frattale nell'attività onnipresenta di costruzione animale. Le leggi di operazione di disgaggio di Frattale egualmente sono state associate con il trattamento di fondo della criticità auto-organizzata, un tema che John Nicolis discutendo nel suo lavoro e stava insegnando a entusiasta e frequentemente. Y. - P. Gunji offre il suo punto di vista di una criticità auto-organizzata estesa in automi cellulari asincrono sintonizzati. Fornisce un collegamento i giochi dinamici basati sugli automi cellulari, distribuiti nello spazio e dimostra le finezze in flusso di informazioni di sincrono contro l'aggiornamento asincrono per i loro stati locali. Dimostra che l'aggiornamento asincrono di informazioni è la causa formativa principale della criticità auto-organizzata.

Chiudendo il volume, O.E. Rössler dialoga qui con John Nicolis e ci invita in un viaggio sul tema delle barriere scientifiche di spazio-tempo dell'incrocio di giro di motore, da Heraclitus a Hubble.

L'approccio generale seguito e le idee presentate in questo volume risulteranno utile agli studenti, ai ricercatori ed al grande pubblico attirato tramite l'approccio interdisciplinare a scienza.

Virgolette Dal Libro:

“Mappare la descrizione continua di un sistema in serie discreta degli stati egualmente significa che la dinamica granulosa originale e fine induce una dinamica simbolica che descrive come la sequenza delle lettere da un alfabeto spiega a tempo. Ciò fornisce un collegamento naturale la visualizzazione di teoria dell'informazione di caos pionieristica a da John Nicolis.„ Capitolo 4, Approccio Grezzo di Granulazione a Caos, da Donal MacKernan.

“Il Nostro interesse [...] è messo a fuoco sull'auto-organizzazione di informazioni, sul modo come un sistema fisico può essere permesso a di creare i simboli ed il macchinario relativo di simbolo-trattamento dalle root pre-biologiche comuni.„

Capitolo 9, Selforganization dei Simboli ed Informazioni, di Werner Ebeling e di Rainer Feistel.

“Il Professor recente J.S. Nicolis ha sottolineato sempre [...] la pertinenza di un approccio sistemico dinamico a biologia. In particolare, osservare il genoma come “testo biologico„ cattura il carattere dinamico sia dell'evoluzione che della funzione degli organismi sotto forma di correlazioni che indicano la presenza di ordine a lungo raggio. Questa struttura genomica può essere espressa nei moduli rievocativi dei linguaggi naturali e parecchie di tracce temporali e spaziali lasciati dal funzionamento dei sistemi dinamici: Leggi, auto-similarità e fractality di Zipf„.

Ordine A Lungo Raggio e Fractality di Capitolo 11 nella Struttura e nell'Organizzazione dei Genoma Eucariotici, da Dimitris Polychronopoulos, da Giannis Tsiagkas, da Labrini Athanasopoulou, da Diamantis Sellis e da Yannis Almirantis.

“Nelle ultime decadi un approccio wholistic ha puntare emergente spiegando i fenomeni complessi di vita. Nelle filiali differenti di questa direzione di Scienza gradisca la Chimica, la Fisica, Matematica hanno contribuito. La Biologia di Sistemi consiste di questo campo interdisciplinare in cui lo sviluppo delle tecniche di calcolo potenti svolge un ruolo fondamentale. Questo nuovo campo punta su scoprire i beni emergenti al livello di celle, i tessuti, gli organismi, popolazioni che funzionano complessivamente sistema.„

Capitolo 12, Verso la Risoluzione dell'Enigma del Gene Collinearity di HOX, da Spyros Papageorgiou

Sorgente: Mondo Scientifico