Հետադարձ կապերը այն համակարգերի հիմնական առանձնահատկությունն են, որոնց վրա կենտրոնանում է այս հոդվածը, ինչպիսիք են էկոհամակարգերը և առանձին օրգանիզմները: Նրանք կան նաև մարդկային աշխարհում, համայնքներում, կազմակերպություններում և ընտանիքներում:
Այս տեսակի արհեստական համակարգերը ներառում են կառավարման համակարգեր ունեցող ռոբոտներ, որոնք օգտագործում են բացասական արձագանքներ ցանկալի վիճակները պահպանելու համար:
Հիմնական հատկանիշներ
Ադապտիվ համակարգում պարամետրը դանդաղ է փոխվում և չունի նախընտրելի արժեք: Այնուամենայնիվ, ինքնակարգավորվող համակարգում պարամետրի արժեքը կախված է համակարգի դինամիկայի պատմությունից: Ինքնակարգավորվող համակարգերի ամենակարևոր որակներից մեկը քաոսի եզրին հարմարվելու կամ քաոսից խուսափելու կարողությունն է։ Գործնականում, առանց առաջ գնալու դեպի քաոսի եզրը, դիտորդը կարող է գործել ինքնաբուխ, բայց առանց աղետների: Ֆիզիկոսներն ապացուցել են, որ քաոսի եզրին հարմարվելը տեղի է ունենում հետադարձ կապի գրեթե բոլոր համակարգերում: Թող ընթերցողին չզարմացնի հավակնոտ տերմինաբանությունը, քանի որ նման տեսություններն ուղղակիորեն ազդում են տեսության վրաքաոս.
Պրակտոպոեզ
Պրակտոպոեզիան՝ որպես Դանկո Նիկոլիչի կողմից ստեղծված տերմին, հղում է մի տեսակ հարմարվողական կամ ինքնակարգավորվող համակարգի, որտեղ օրգանիզմի կամ բջիջի ավտոպոեզիան տեղի է ունենում նրա բաղադրիչների միջև ալոպոետիկ փոխազդեցությունների միջոցով: Դրանք կազմակերպված են բանաստեղծական հիերարխիայի մեջ՝ մի բաղադրիչն է ստեղծում մյուսը։ Տեսությունը ենթադրում է, որ կենդանի համակարգերը ցուցադրում են չորս բանաստեղծական գործողությունների հիերարխիա՝
էվոլյուցիա (i) → գենային արտահայտություն (ii) → ոչ գենի հետ կապված հոմեոստատիկ մեխանիզմներ (անապոեզիս) (iii) → բջիջների գործառույթ (iv).
Պրակտոպոեզը մարտահրավեր է նետում նեյրոգիտության ժամանակակից դոկտրինին՝ պնդելով, որ մտավոր գործողությունները հիմնականում տեղի են ունենում անապոետիկ մակարդակում (iii), այսինքն՝ միտքը առաջանում է արագ հոմեոստատիկ (ադապտիվ) մեխանիզմներից: Սա հակադրվում է լայնորեն տարածված համոզմունքին, որ մտածողությունը հոմանիշ է նյարդային գործունեության հետ (բջջի գործառույթը IV մակարդակում):
Յուրաքանչյուր ցածր մակարդակ պարունակում է գիտելիքներ, որոնք ավելի ընդհանուր են, քան բարձր մակարդակը: Օրինակ, գեները պարունակում են ավելի շատ ընդհանուր գիտելիքներ, քան անապոետիկ մեխանիզմները, որոնք իրենց հերթին ավելի շատ ընդհանուր գիտելիքներ են պարունակում, քան բջջային գործառույթները: Գիտելիքների այս հիերարխիան թույլ է տալիս անապոետիկ մակարդակին ուղղակիորեն պահել մտքի առաջացման համար անհրաժեշտ հասկացությունները:
Բարդ համակարգ
Բարդ հարմարվողական համակարգը բարդ մեխանիզմ է, որի դեպքում առանձին մասերի կատարյալ ըմբռնումը ավտոմատ կերպով չի ապահովում ամբողջի կատարյալ ըմբռնումը:նմուշներ. Այս մեխանիզմների ուսումնասիրությունը, որոնք ոչ գծային դինամիկ համակարգերի մի տեսակ ենթաբազմություն են, խիստ միջառարկայական է և համատեղում է բնական և հասարակական գիտությունների գիտելիքները՝ մշակելու ամենաբարձր մակարդակի մոդելներ և ներկայացումներ, որոնք հաշվի են առնում տարասեռ գործոնները, փուլային անցումը և այլ նրբերանգներ.
Դրանք բարդ են նրանով, որ փոխազդեցությունների դինամիկ ցանցեր են, և նրանց հարաբերությունները առանձին ստատիկ օբյեկտների հավաքածու չեն, այսինքն՝ անսամբլի վարքագիծը չի կանխատեսվում բաղադրիչների վարքագծով։ Նրանք հարմարվողական են նրանով, որ անհատական և կոլեկտիվ վարքագիծը փոփոխվում է և ինքնակազմակերպվում՝ համաձայն փոփոխություն նախաձեռնող միկրո իրադարձության կամ իրադարձությունների մի շարքի: Դրանք համեմատաբար նման և մասամբ փոխկապակցված միկրոկառուցվածքների բարդ մակրոսկոպիկ հավաքածու են, որոնք ձևավորված են հարմարվելու փոփոխվող միջավայրին և ուժեղացնելու իրենց գոյատևումը որպես մակրոկառուցվածք:
Դիմում
«Բարդ հարմարվողական համակարգեր» (CAS) տերմինը կամ բարդության գիտությունը հաճախ օգտագործվում է նկարագրելու թույլ կազմակերպված ակադեմիական դաշտը, որն առաջացել է նման համակարգերի ուսումնասիրության շուրջ: Բարդության գիտությունը մեկ տեսություն չէ. այն ընդգրկում է մեկից ավելի տեսական շրջանակ և խիստ միջդիսցիպլինար է՝ փնտրելով կենդանի, հարմարվող, փոփոխվող համակարգերի վերաբերյալ որոշ հիմնարար հարցերի պատասխաններ: CAS հետազոտությունը կենտրոնանում է համակարգի բարդ, առաջացող և մակրոսկոպիկ հատկությունների վրա: Ջոն Հ. Հոլլանդն ասաց, որ CAS-ը համակարգեր են, որոնք ունեն մեծբաղադրիչների քանակը, որոնք հաճախ կոչվում են գործակալներ, որոնք փոխազդում են, հարմարվում կամ սովորում:
Օրինակներ
Ադապտիվ համակարգերի բնորոշ օրինակները ներառում են՝
- կլիմա;
- քաղաքներ;
- ֆիրմաներ;
- շուկա;
- կառավարություններ;
- արդյունաբերություն;
- էկոհամակարգեր;
- սոցիալական ցանցեր;
- էլեկտրական ցանցեր;
- կենդանիների փաթեթ;
- երթևեկության հոսքեր;
- միջատների սոցիալական գաղութներ (օրինակ՝ մրջյուններ);
- ուղեղ և իմունային համակարգ;
- բջիջներ և զարգացող սաղմ:
Բայց սա դեռ ամենը չէ: Նաև այս ցանկը կարող է ներառել կիբեռնետիկայի հարմարվողական համակարգեր, որոնք գնալով ավելի մեծ տարածում են ստանում: CAS են համարվում նաև այն կազմակերպությունները, որոնք հիմնված են մարդկանց սոցիալական խմբերի վրա, ինչպիսիք են քաղաքական կուսակցությունները, համայնքները, աշխարհաքաղաքական համայնքները, պատերազմները և ահաբեկչական ցանցերը: Համացանցը և կիբերտարածությունը, որոնք կազմված, համագործակցում և կառավարվում են մարդ-համակարգիչ փոխազդեցությունների բարդ փաթեթով, նույնպես դիտվում են որպես բարդ հարմարվողական համակարգ: CAS-ը կարող է լինել հիերարխիկ, բայց միշտ ավելի հաճախ ցույց կտա ինքնակազմակերպման ասպեկտները: Այսպիսով, որոշ ժամանակակից տեխնոլոգիաներ (օրինակ՝ նեյրոնային ցանցեր) կարելի է անվանել ինքնաուսուցման և ինքնակարգավորվող տեղեկատվական համակարգեր։
Տարբերություններ
Այն, ինչ CAS-ը տարբերում է զուտ բազմագործակալային համակարգից (MAS) այն է, որ ուշադրությունը վերին մակարդակի առանձնահատկություններին և գործառույթներին, ինչպիսիք են ինքնանմանությունը, կառուցվածքային բարդությունը և ինքնակազմակերպումը: MAS-ը սահմանված էորպես համակարգ, որը բաղկացած է մի քանի փոխազդող գործակալներից, մինչդեռ CAS-ում գործակալները և համակարգը հարմարվողական են, և ինքնին համակարգը ինքնին նման է:
CAS-ը փոխազդող հարմարվողական գործակալների համալիր հավաքածու է: Նման համակարգերը բնութագրվում են հարմարվողականության բարձր աստիճանով, ինչը նրանց դարձնում է անսովոր ճկուն փոփոխություններին, ճգնաժամերին և աղետներին: Սա պետք է հաշվի առնել հարմարվողական համակարգ մշակելիս:
Այլ կարևոր հատկություններ են՝ հարմարվողականությունը (կամ հոմեոստազը), հաղորդակցությունը, համագործակցությունը, մասնագիտացումը, տարածական և ժամանակային կազմակերպումը և վերարտադրությունը: Նրանք կարող են հայտնաբերվել բոլոր մակարդակներում. բջիջները մասնագիտանում են, հարմարվում և բազմանում են այնպես, ինչպես մեծ օրգանիզմները: Հաղորդակցությունը և համագործակցությունը տեղի է ունենում բոլոր մակարդակներում՝ գործակալից մինչև համակարգի մակարդակ: Նման համակարգում գործակալների միջև համագործակցությունը խթանող ուժերը որոշ դեպքերում կարող են վերլուծվել խաղերի տեսության միջոցով:
սիմուլյացիա
CAS-ը հարմարվող համակարգեր են: Երբեմն դրանք մոդելավորվում են գործակալների վրա հիմնված և բարդ ցանցային մոդելների միջոցով: Գործակալների վրա հիմնվածները մշակվում են տարբեր մեթոդների և գործիքների կիրառմամբ՝ հիմնականում մոդելի ներսում տարբեր գործակալների նույնականացման միջոցով: CAS-ի մոդելների մշակման մեկ այլ մեթոդ ներառում է ցանցի բարդ մոդելների մշակումը՝ օգտագործելով CAS տարբեր բաղադրիչների փոխազդեցության տվյալները, օրինակ՝ հարմարվողական կապի համակարգը:
2013թSpringerOpen / BioMed Central-ը գործարկել է բարդ համակարգերի մոդելավորման (CASM) բաց հասանելիության առցանց ամսագիր:
Կենդանի օրգանիզմները բարդ հարմարվողական համակարգեր են: Թեև կենսաբանության մեջ բարդությունը դժվար է չափել, էվոլյուցիան ստեղծել է որոշ զարմանալի օրգանիզմներ: Այս դիտարկումը հանգեցրել է այն բանին, որ էվոլյուցիայի մասին տարածված սխալ պատկերացումն առաջադիմական է:
Ձգտում բարդության
Եթե վերը նշվածը ընդհանուր առմամբ ճիշտ լիներ, ապա էվոլյուցիան ուժեղ հակված կլիներ դեպի բարդությունը: Այս տեսակի գործընթացում դժվարության ամենատարածված աստիճանի արժեքը ժամանակի ընթացքում կաճի: Իրոք, որոշ արհեստական կյանքի սիմուլյացիաներ ենթադրում են, որ CAS-ի ստեղծումը էվոլյուցիայի անխուսափելի հատկանիշ է:
Այնուամենայնիվ, էվոլյուցիայի բարդության ընդհանուր միտումի գաղափարը կարող է բացատրվել նաև պասիվ գործընթացով: Սա ներառում է դիսպերսիայի ավելացում, սակայն ամենատարածված արժեքը՝ ռեժիմը, չի փոխվում: Այսպիսով, առավելագույն դժվարության մակարդակը մեծանում է ժամանակի ընթացքում, բայց միայն որպես օրգանիզմների ընդհանուր թվի անուղղակի արդյունք: Պատահական գործընթացի այս տեսակը կոչվում է նաև սահմանափակված պատահական քայլք:
Այս վարկածում օրգանիզմների կառուցվածքը բարդացնելու ակնհայտ միտումը պատրանք է։ Այն առաջանում է փոքր թվով խոշոր, խիստ բարդ օրգանիզմների վրա կենտրոնանալուց, որոնք ապրում են բարդության բաշխման աջ պոչում, և անտեսելով ավելի պարզ և շատ ավելի տարածվածը:օրգանիզմներ. Այս պասիվ մոդելն ընդգծում է, որ տեսակների ճնշող մեծամասնությունը մանրադիտակային պրոկարիոտներ են, որոնք կազմում են աշխարհի կենսազանգվածի մոտ կեսը և Երկրի կենսաբազմազանության ճնշող մեծամասնությունը։ Հետևաբար, պարզ կյանքը մնում է գերիշխող Երկրի վրա, մինչդեռ բարդ կյանքն ավելի բազմազան է թվում միայն ընտրանքային կողմնակալության պատճառով:
Եթե կենսաբանության մեջ բացակայում է բարդության նկատմամբ ընդհանուր հակումը, դա չի խանգարի այն ուժերի գոյությանը, որոնք համակարգերը տանում են դեպի բարդություն դեպքերի ենթախմբում: Այս չնչին միտումները կհակակշռվեն էվոլյուցիոն այլ ճնշումներով, որոնք համակարգերը մղում են դեպի ավելի քիչ բարդ վիճակներ:
Իմունային համակարգ
Ադապտիվ իմունային համակարգը (նաև հայտնի է որպես ձեռքբերովի կամ, ավելի հազվադեպ, հատուկ իմունային համակարգ) ընդհանուր իմունային համակարգի ենթահամակարգ է: Այն բաղկացած է բարձր մասնագիտացված բջիջներից և գործընթացներից, որոնք վերացնում են պաթոգենները կամ կանխում դրանց աճը: Ձեռք բերված իմունային համակարգը ողնաշարավորների երկու հիմնական իմունային ռազմավարություններից մեկն է (մյուսը բնածին իմունային համակարգն է): Ձեռք բերված անձեռնմխելիությունը ստեղծում է իմունոլոգիական հիշողություն որոշակի պաթոգենին նախնական արձագանքից հետո և հանգեցնում է ուժեղացված արձագանքի նույն պաթոգենին հետագա հանդիպումներին: Ձեռք բերված իմունիտետի այս գործընթացը պատվաստման հիմքն է։ Ինչպես բնածին համակարգը, այնպես էլ ձեռքբերովի համակարգը ներառում է ոչ միայն հումորալ իմունիտետի, այլև բջջային իմունիտետի բաղադրիչներ։
տերմինի պատմություն
«Ադապտիվ» տերմինը առաջին անգամ ներդրվեցօգտագործվել է Ռոբերտ Գուդի կողմից՝ կապված գորտերի հակամարմինների պատասխանների հետ՝ որպես ձեռքբերովի իմունային պատասխանի հոմանիշ 1964 թ. Գուդը խոստովանեց, որ օգտագործում է տերմինները փոխադարձաբար, բայց բացատրեց միայն, որ նախընտրում է օգտագործել այդ տերմինը: Հավանաբար, նա մտածում էր հակամարմինների առաջացման այն ժամանակվա անհավանական տեսության մասին, որտեղ դրանք պլաստիկ էին և կարող էին հարմարվել անտիգենների մոլեկուլային ձևին, կամ հարմարվողական ֆերմենտների հայեցակարգին, որոնց արտահայտությունը կարող էր պայմանավորված լինել դրանց սուբստրատներով: Արտահայտությունն օգտագործվում էր գրեթե բացառապես Գուդի և նրա ուսանողների կողմից, ինչպես նաև մի քանի այլ իմունոլոգների կողմից, ովքեր աշխատում էին մարգինալ օրգանիզմների վրա մինչև 1990-ականները: Այնուհետև այն լայնորեն կիրառվեց «բնածին իմունիտետ» տերմինի հետ միասին, որը հայտնի թեմա դարձավ Toll ընկալիչների համակարգի հայտնաբերումից հետո։ Drosophila-ում, նախկինում իմունոլոգիայի ուսումնասիրության համար մարգինալ օրգանիզմ: Իմունոլոգիայում օգտագործվող «հարմարվողական» տերմինը խնդրահարույց է, քանի որ ձեռք բերված իմունային պատասխանները ֆիզիոլոգիական իմաստով կարող են լինել կամ հարմարվողական կամ ոչ հարմարվողական: Իրոք, և՛ ձեռքբերովի, և՛ իմունային պատասխանները կարող են լինել հարմարվողական և ոչ հարմարվողական էվոլյուցիոն իմաստով: Այսօր դասագրքերից շատերն օգտագործում են բացառապես «հարմարվողական» տերմինը՝ նշելով, որ այն հոմանիշ է «ձեռք բերված»-ի։
Կենսաբանական հարմարվողականություն
Հայտնաբերումից ի վեր ձեռք բերված անձեռնմխելիության դասական իմաստը հասկացել է հակագեն-սպեցիֆիկ իմունիտետ՝ միջնորդավորված սոմատիկների վերադասավորումներովգեներ, որոնք ստեղծում են հակագենային ընկալիչներ, որոնք սահմանում են կլոնները: Վերջին տասնամյակում «հարմարվողական» տերմինը ավելի ու ավելի է կիրառվում իմունային պատասխանի մեկ այլ դասի նկատմամբ, որը դեռևս կապված չէ սոմատիկ գեների վերադասավորումների հետ: Դրանք ներառում են բնական մարդասպան (NK) բջիջների ընդլայնումը դեռևս անբացատրելի հակագենային յուրահատկությամբ, NK բջիջների ընդլայնումը, որոնք արտահայտում են բակտերիալ կոդավորված ընկալիչները և այլ բնածին իմունային բջիջների ակտիվացումը ակտիվացված վիճակի, որն ապահովում է կարճաժամկետ իմունային հիշողություն: Այս առումով հարմարվողական իմունիտետն ավելի մոտ է «ակտիվացված վիճակի» կամ «հետերոստազի» հայեցակարգին, այդպիսով վերադառնալով շրջակա միջավայրի փոփոխություններին «հարմարվելու» ֆիզիոլոգիական իմաստին: Պարզ ասած, այսօր այն գրեթե հոմանիշ է կենսաբանական հարմարվողականության հետ։
