Terugvoerlusse is 'n sleutelkenmerk van die stelsels waarop hierdie artikel fokus, soos ekosisteme en individuele organismes. Hulle bestaan ook in die mensewêreld, gemeenskappe, organisasies en gesinne.
Kunsmatige stelsels van hierdie soort sluit robotte in met beheerstelsels wat negatiewe terugvoer gebruik om gewenste toestande te handhaaf.
Sleutelkenmerke
In 'n aanpasbare stelsel verander die parameter stadig en het nie 'n voorkeurwaarde nie. In 'n selfregulerende stelsel hang die waarde van die parameter egter af van die geskiedenis van die stelsel se dinamika. Een van die belangrikste eienskappe van selfregulerende stelsels is die vermoë om aan te pas by die rand van chaos, of die vermoë om chaos te vermy. Prakties gesproke, deur na die rand van chaos te gaan sonder om verder te gaan, kan die waarnemer spontaan optree, maar sonder katastrofes. Fisici het bewys dat aanpassing by die rand van chaos in byna alle terugvoerstelsels voorkom. Laat die leser nie verras word deur pretensieuse terminologie nie, want sulke teorieë raak die teorie direkchaos.
Practopoesis
Practopoiesis as 'n term wat deur Danko Nikolic geskep is, is 'n verwysing na 'n soort aanpasbare of selfregulerende sisteem waarin die outopoïese van 'n organisme of sel plaasvind deur allopoëtiese interaksies tussen sy komponente. Hulle is georganiseer in 'n poëtiese hiërargie: een komponent skep 'n ander. Die teorie stel voor dat lewende sisteme 'n hiërargie van vier sulke poëtiese bewerkings vertoon:
evolusie (i) → geenuitdrukking (ii) → nie-geenverwante homeostatiese meganismes (anapoiese) (iii) → selfunksie (iv).
Practopoesis daag moderne neurowetenskapleer uit deur te argumenteer dat geestelike operasies meestal op die anapoëtiese vlak plaasvind (iii), dit wil sê dat gedagtes uit vinnige homeostatiese (aanpasbare) meganismes ontstaan. Dit staan in kontras met die algemene oortuiging dat denke sinoniem is met neurale aktiwiteit (selfunksie op vlak iv).
Elke laer vlak bevat kennis wat meer algemeen is as die hoër vlak. Gene bevat byvoorbeeld meer algemene kennis as anapoëtiese meganismes, wat weer meer algemene kennis as selfunksies bevat. Hierdie hiërargie van kennis laat die anapoëtiese vlak toe om die konsepte wat nodig is vir die ontstaan van die verstand direk te stoor.
Komplekse stelsel
'n Komplekse aanpasbare stelsel is 'n komplekse meganisme waarin 'n perfekte begrip van individuele dele nie outomaties 'n perfekte begrip van die geheel verskaf nieontwerpe. Die studie van hierdie meganismes, wat 'n soort subset van nie-lineêre dinamiese sisteme is, is hoogs interdissiplinêr en kombineer die kennis van natuur- en sosiale wetenskappe om modelle en voorstellings van die hoogste vlak te ontwikkel wat heterogene faktore, fase-oorgang en ander nuanses.
Hulle is kompleks deurdat hulle dinamiese netwerke van interaksies is, en hul verhoudings is nie versamelings van afsonderlike statiese objekte nie, dit wil sê, die gedrag van die ensemble word nie deur die gedrag van die komponente voorspel nie. Hulle is aanpasbaar deurdat individuele en kollektiewe gedrag muteer en self-organiseer volgens 'n verandering-inisierende mikro-gebeurtenis of stel gebeurtenisse. Hulle is 'n komplekse makroskopiese versameling van relatief soortgelyke en gedeeltelik verwante mikrostrukture, gevorm om by 'n veranderende omgewing aan te pas en hul voortbestaan as 'n makrostruktuur te verbeter.
Aansoek
Die term "komplekse aanpasbare stelsels" (CAS) of die wetenskap van kompleksiteit word dikwels gebruik om die los georganiseerde akademiese veld wat rondom die studie van sulke stelsels grootgeword het, te beskryf. Kompleksiteitswetenskap is nie 'n enkele teorie nie - dit dek meer as een teoretiese raamwerk en is hoogs interdissiplinêr en soek antwoorde op 'n paar fundamentele vrae oor lewende, aanpasbare, veranderende sisteme. CAS-navorsing fokus op die komplekse, ontluikende en makroskopiese eienskappe van 'n sisteem. John H. Holland het gesê dat CAS stelsels is wat 'n groot hetdie aantal komponente, dikwels na verwys as agente, wat interaksie het, aanpas of leer.
Voorbeelde
Tipiese voorbeelde van aanpasbare stelsels sluit in:
- klimaat;
- stede;
- firmas;
- markte;
- regerings;
- industrie;
- ekosisteme;
- sosiale netwerke;
- elektriese netwerke;
- pakke diere;
- verkeer vloei;
- sosiale insekkolonies (bv. miere);
- brein en immuunstelsel;
- selle en ontwikkelende embrio.
Maar dit is nie al nie. Hierdie lys kan ook aanpasbare stelsels in kubernetika insluit, wat al hoe meer gewild raak. Organisasies gebaseer op sosiale groepe mense soos politieke partye, gemeenskappe, geopolitieke gemeenskappe, oorloë en terroriste-netwerke word ook as CAS beskou. Die internet en kuberruimte, saamgestel, saamwerk en bestuur deur 'n komplekse stel mens-rekenaar-interaksies, word ook gesien as 'n komplekse aanpasbare stelsel. CAS kan hiërargies wees, maar dit sal altyd aspekte van selforganisasie meer dikwels toon. Dus kan sommige moderne tegnologieë (byvoorbeeld neurale netwerke) selflerende en selfaanpassende inligtingstelsels genoem word.
Verskille
Wat CAS van 'n suiwer multi-agent-stelsel (MAS) onderskei, is die aandag aan topvlakkenmerke en -funksies soos selfooreenkoms, strukturele kompleksiteit en selforganisasie. MAS word gedefinieeras 'n sisteem wat bestaan uit verskeie interaksie agente, terwyl in CAS die agente en die sisteem aanpasbaar is, en die sisteem self soortgelyk is.
CAS is 'n komplekse versameling van interaksie aanpasbare agente. Sulke stelsels word gekenmerk deur 'n hoë mate van aanpassing, wat hulle buitengewoon veerkragtig maak in die aangesig van verandering, krisisse en katastrofes. Dit moet in ag geneem word wanneer 'n aanpasbare stelsel ontwikkel word.
Ander belangrike eienskappe is: aanpassing (of homeostase), kommunikasie, samewerking, spesialisasie, ruimtelike en tydelike organisasie en voortplanting. Hulle kan op alle vlakke gevind word: selle spesialiseer, pas aan en vermeerder net soos groter organismes. Kommunikasie en samewerking vind op alle vlakke plaas, van die agent tot die stelselvlak. Die kragte wat samewerking tussen agente in so 'n stelsel aandryf, kan in sommige gevalle met behulp van spelteorie ontleed word.
Simulasie
CAS is aanpasbare stelsels. Soms word hulle gemodelleer deur middel van agentgebaseerde en komplekse netwerkmodelle. Dié wat op agente gebaseer is, word ontwikkel deur verskeie metodes en gereedskap te gebruik, hoofsaaklik deur eers verskeie agente binne die model te identifiseer. Nog 'n metode vir die ontwikkeling van modelle vir CAS behels die ontwikkeling van komplekse netwerkmodelle deur die interaksiedata van verskeie CAS-komponente te gebruik, soos 'n aanpasbare kommunikasiestelsel.
In 2013SpringerOpen / BioMed Central het 'n ooptoegang aanlynjoernaal oor komplekse stelselmodellering (CASM) bekendgestel.
Lewende organismes is komplekse aanpasbare stelsels. Terwyl kompleksiteit moeilik is om in biologie te kwantifiseer, het evolusie 'n paar wonderlike organismes opgelewer. Hierdie waarneming het daartoe gelei dat die algemene wanopvatting oor evolusie progressief is.
Streef na kompleksiteit
As bogenoemde oor die algemeen waar was, sou evolusie 'n sterk neiging tot kompleksiteit hê. In hierdie tipe proses sal die waarde van die mees algemene moeilikheidsgraad mettertyd toeneem. Inderdaad, sommige kunsmatige lewenssimulasies dui daarop dat CAS-generering 'n onvermydelike kenmerk van evolusie is.
Die idee van 'n algemene neiging tot kompleksiteit in evolusie kan egter ook deur 'n passiewe proses verklaar word. Dit sluit die verhoging van die variansie in, maar die mees algemene waarde, modus, verander nie. Die maksimum moeilikheidsgraad neem dus mettertyd toe, maar slegs as 'n indirekte produk van die totale aantal organismes. Hierdie tipe ewekansige proses word ook 'n begrensde lukrake stap genoem.
In hierdie hipotese is die ooglopende neiging om die struktuur van organismes te kompliseer 'n illusie. Dit spruit uit konsentreer op 'n klein aantal groot, hoogs komplekse organismes wat die regterkant van die kompleksiteitsverspreiding bewoon, en ignoreer die eenvoudiger en baie meer algemeneorganismes. Hierdie passiewe model beklemtoon dat die oorgrote meerderheid spesies mikroskopiese prokariote is, wat ongeveer die helfte van die wêreld se biomassa en die oorgrote meerderheid van die aarde se biodiversiteit uitmaak. Daarom bly eenvoudige lewe oorheersend op Aarde, terwyl komplekse lewe meer divers voorkom slegs as gevolg van steekproefvooroordeel.
As biologie nie 'n algemene neiging tot kompleksiteit het nie, sal dit nie die bestaan van kragte verhoed wat stelsels na kompleksiteit in 'n subset van gevalle dryf nie. Hierdie geringe neigings sal teengewerk word deur ander evolusionêre druk wat stelsels na minder komplekse toestande dryf.
Immunstelsel
Die aanpasbare immuunstelsel (ook bekend as die verworwe of, meer selde, spesifieke immuunstelsel) is 'n substelsel van die algemene immuunstelsel. Dit bestaan uit hoogs gespesialiseerde selle en prosesse wat patogene uitskakel of hul groei voorkom. Die verworwe immuunstelsel is een van die twee belangrikste immuunstrategieë by gewerwelde diere (die ander is die aangebore immuunstelsel). Verworwe immuniteit skep 'n immunologiese geheue na 'n aanvanklike reaksie op 'n bepaalde patogeen en lei tot 'n verbeterde reaksie op daaropvolgende ontmoetings met dieselfde patogeen. Hierdie proses van verworwe immuniteit is die basis van inenting. Soos die aangebore sisteem, sluit die verworwe sisteem nie net komponente van humorale immuniteit in nie, maar ook komponente van sellulêre immuniteit.
Geskiedenis van die term
Die term "aanpasbaar" is die eerste keer bekendgestelgebruik deur Robert Good in verband met teenliggaamreaksies in paddas as 'n sinoniem vir verworwe immuunrespons in 1964. Goode het erken dat hy die terme uitruilbaar gebruik het, maar het net verduidelik dat hy verkies om die term te gebruik. Miskien het hy gedink aan die destydse onwaarskynlike teorie van teenliggaamvorming, waarin hulle plasties was en kon aanpas by die molekulêre vorm van antigene, of die konsep van adaptiewe ensieme waarvan die uitdrukking deur hul substrate veroorsaak kan word. Die frase is feitlik uitsluitlik deur Goode en sy studente gebruik, en deur verskeie ander immunoloë wat tot die 1990's op marginale organismes gewerk het. Toe word dit wyd gebruik in samewerking met die term "aangebore immuniteit", wat 'n gewilde onderwerp geword het ná die ontdekking van die Tol-reseptorstelsel. in Drosophila, voorheen 'n marginale organisme vir die studie van immunologie. Die term "aanpasbaar" soos dit in immunologie gebruik word, is problematies omdat verworwe immuunresponse óf aanpasbaar óf wanaanpasbaar in 'n fisiologiese sin kan wees. Inderdaad, beide verworwe en immuunresponse kan in 'n evolusionêre sin aanpasbaar en nie-aanpasbaar wees. Die meeste handboeke gebruik vandag die term "aanpasbaar" uitsluitlik, en let daarop dat dit sinoniem is met "verwerf".
Biologiese aanpassing
Sedert die ontdekking het die klassieke betekenis van verworwe immuniteit antigeen-spesifieke immuniteit bemiddel deur herrangskikkings van somatiesegene wat antigeenreseptore skep wat klone definieer. In die afgelope dekade is die term "aanpasbaar" toenemend toegepas op 'n ander klas immuunrespons wat nog nie met somatiese geen-herrangskikkings geassosieer is nie. Dit sluit in die uitbreiding van natuurlike moordenaar (NK) selle met nog onverklaarde antigeen spesifisiteit, die uitbreiding van NK selle wat kiemlyn-gekodeerde reseptore uitdruk, en die aktivering van ander aangebore immuunselle in 'n geaktiveerde toestand wat korttermyn immuungeheue verskaf. In hierdie sin is aanpasbare immuniteit nader aan die konsep van "geaktiveerde toestand" of "heterostase", en keer dus terug na die fisiologiese betekenis van "aanpassing" by omgewingsveranderinge. Eenvoudig gestel, vandag is dit amper sinoniem met biologiese aanpassing.
