Ang Feedback loop ay isang pangunahing tampok ng mga system na pinagtutuunan ng artikulong ito, gaya ng mga ecosystem at indibidwal na organismo. Umiiral din sila sa mundo ng mga tao, mga komunidad, organisasyon at pamilya.
Ang ganitong uri ng artipisyal na sistema ay kinabibilangan ng mga robot na may mga control system na gumagamit ng negatibong feedback upang mapanatili ang mga gustong estado.
Mga Pangunahing Tampok
Sa isang adaptive system, dahan-dahang nagbabago ang parameter at walang gustong value. Gayunpaman, sa isang self-regulating system, ang halaga ng parameter ay nakasalalay sa kasaysayan ng dynamics ng system. Ang isa sa mga pinakamahalagang katangian ng mga self-regulating system ay ang kakayahang umangkop sa gilid ng kaguluhan, o ang kakayahang maiwasan ang kaguluhan. Sa praktikal na pagsasalita, sa pamamagitan ng pagtungo sa gilid ng kaguluhan nang hindi lumalampas, ang tagamasid ay maaaring kumilos nang kusang, ngunit walang mga sakuna. Napatunayan ng mga physicist na ang pagbagay sa gilid ng kaguluhan ay nangyayari sa halos lahat ng feedback system. Huwag mabigla ang mambabasa sa mapagpanggap na terminolohiya, dahil ang mga naturang teorya ay direktang nakakaapekto sa teoryakaguluhan.
Practopoesis
Ang Practopoiesis bilang terminong likha ni Danko Nikolic ay isang sanggunian sa isang uri ng adaptive o self-regulating system kung saan ang autopoiesis ng isang organismo o cell ay nangyayari sa pamamagitan ng allopoetic na interaksyon sa pagitan ng mga bahagi nito. Ang mga ito ay nakaayos sa isang patula na hierarchy: ang isang bahagi ay lumilikha ng isa pa. Ang teorya ay nagmumungkahi na ang mga buhay na sistema ay nagpapakita ng isang hierarchy ng apat na tulad ng patula na operasyon:
evolution (i) → gene expression (ii) → non-gene-related homeostatic mechanisms (anapoiesis) (iii) → cell function (iv).
Hinahamon ng Practopoesis ang modernong neuroscience doctrine sa pamamagitan ng pangangatwiran na ang mga mental operation ay kadalasang nangyayari sa anapoetic level (iii), iyon ay, ang mga isip ay lumalabas mula sa mabilis na homeostatic (adaptive) na mekanismo. Kabaligtaran ito sa malawakang pinanghahawakang paniniwala na ang pag-iisip ay kasingkahulugan ng aktibidad ng neural (cell function sa antas iv).
Ang bawat mas mababang antas ay naglalaman ng kaalaman na mas pangkalahatan kaysa sa mas mataas na antas. Halimbawa, ang mga gene ay naglalaman ng mas pangkalahatang kaalaman kaysa anapoetic na mga mekanismo, na kung saan ay naglalaman ng mas pangkalahatang kaalaman kaysa sa mga function ng cell. Ang hierarchy ng kaalaman na ito ay nagpapahintulot sa anapoetic level na direktang mag-imbak ng mga konseptong kailangan para sa paglitaw ng isip.
Complex system
Ang isang kumplikadong adaptive system ay isang kumplikadong mekanismo kung saan ang perpektong pag-unawa sa mga indibidwal na bahagi ay hindi awtomatikong nagbibigay ng perpektong pag-unawa sa kabuuanmga disenyo. Ang pag-aaral ng mga mekanismong ito, na isang uri ng subset ng mga non-linear dynamical system, ay lubos na interdisciplinary at pinagsasama ang kaalaman sa natural at social sciences upang bumuo ng mga modelo at representasyon ng pinakamataas na antas na isinasaalang-alang ang mga heterogenous na salik, phase transition at iba pang mga nuances.
Ang mga ito ay kumplikado dahil sila ay mga dynamic na network ng mga pakikipag-ugnayan, at ang kanilang mga relasyon ay hindi mga koleksyon ng mga hiwalay na static na bagay, iyon ay, ang pag-uugali ng ensemble ay hindi hinuhulaan ng pag-uugali ng mga bahagi. Ang mga ito ay adaptive sa mga indibidwal at kolektibong pag-uugali na nagbabago at nag-aayos ng sarili ayon sa isang micro-event na nagpapasimula ng pagbabago o hanay ng mga kaganapan. Ang mga ito ay isang kumplikadong macroscopic na koleksyon ng medyo magkatulad at bahagyang nauugnay na microstructure, na hinubog upang umangkop sa isang nagbabagong kapaligiran at mapahusay ang kanilang kaligtasan bilang isang macrostructure.
Application
Ang terminong "complex adaptive systems" (CAS) o ang agham ng pagiging kumplikado ay kadalasang ginagamit upang ilarawan ang maluwag na organisadong akademikong larangan na lumaki sa paligid ng pag-aaral ng mga naturang sistema. Ang kumplikadong agham ay hindi iisang teorya - sumasaklaw ito ng higit sa isang teoretikal na balangkas at lubos na interdisiplinary, naghahanap ng mga sagot sa ilang pangunahing tanong tungkol sa pamumuhay, madaling ibagay, nagbabagong mga sistema. Nakatuon ang pananaliksik sa CAS sa kumplikado, lumilitaw, at macroscopic na mga katangian ng isang system. Sinabi ni John H. Holland na ang CAS ay mga sistema na may malakiang bilang ng mga bahagi, madalas na tinutukoy bilang mga ahente, na nakikipag-ugnayan, umaangkop, o natututo.
Mga Halimbawa
Kabilang sa mga karaniwang halimbawa ng adaptive system ang:
- klima;
- lungsod;
- firms;
- markets;
- gobyerno;
- industriya;
- ecosystem;
- social network;
- electric network;
- pack ng mga hayop;
- mga daloy ng trapiko;
- mga kolonya ng mga insekto sa lipunan (hal. langgam);
- utak at immune system;
- cells at pagbuo ng embryo.
Ngunit hindi lang iyon. Gayundin, ang listahang ito ay maaaring magsama ng mga adaptive system sa cybernetics, na nagiging mas popular. Ang mga organisasyong batay sa mga panlipunang grupo ng mga tao tulad ng mga partidong pampulitika, mga komunidad, mga geopolitical na komunidad, mga digmaan at mga network ng terorista ay itinuturing ding CAS. Ang Internet at cyberspace, na binubuo, nakikipagtulungan at pinamamahalaan ng isang kumplikadong hanay ng mga pakikipag-ugnayan ng tao-computer, ay nakikita rin bilang isang kumplikadong adaptive system. Maaaring hierarchical ang CAS, ngunit palagi itong magpapakita ng mga aspeto ng self-organization nang mas madalas. Kaya, ang ilang modernong teknolohiya (halimbawa, mga neural network) ay matatawag na self-learning at self-adjusting information system.
Mga Pagkakaiba
Ang pinagkaiba ng CAS mula sa isang purong multi-agent system (MAS) ay ang atensyon sa mga nangungunang feature at function gaya ng self-similarity, structural complexity, at self-organization. Natukoy ang MASbilang isang sistemang binubuo ng ilang nakikipag-ugnayang ahente, habang sa CAS ang mga ahente at ang system ay adaptive, at ang system mismo ay kapareho sa sarili.
Ang CAS ay isang kumplikadong koleksyon ng mga nakikipag-ugnayang adaptive agent. Ang ganitong mga sistema ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang mataas na antas ng pagbagay, na ginagawang hindi pangkaraniwang nababanat sa harap ng pagbabago, mga krisis at mga sakuna. Dapat itong isaalang-alang kapag bumubuo ng adaptive system.
Iba pang mahahalagang katangian ay: adaptasyon (o homeostasis), komunikasyon, pakikipagtulungan, espesyalisasyon, spatial at temporal na organisasyon at reproduksyon. Matatagpuan ang mga ito sa lahat ng antas: ang mga selula ay nagdadalubhasa, umaangkop, at dumami tulad ng ginagawa ng mas malalaking organismo. Ang komunikasyon at pakikipagtulungan ay nangyayari sa lahat ng antas, mula sa ahente hanggang sa antas ng system. Ang mga puwersang nagtutulak ng kooperasyon sa pagitan ng mga ahente sa naturang sistema ay maaaring masuri sa ilang mga kaso gamit ang teorya ng laro.
Simulation
Ang CAS ay mga naaangkop na system. Minsan ang mga ito ay namodelo gamit ang agent-based at kumplikadong mga modelo ng network. Ang mga batay sa mga ahente ay binuo gamit ang iba't ibang mga pamamaraan at tool, pangunahin sa pamamagitan ng unang pagkilala sa iba't ibang mga ahente sa loob ng modelo. Ang isa pang paraan para sa pagbuo ng mga modelo para sa CAS ay kinabibilangan ng pagbuo ng mga kumplikadong modelo ng network sa pamamagitan ng paggamit ng data ng pakikipag-ugnayan ng iba't ibang bahagi ng CAS, gaya ng adaptive na sistema ng komunikasyon.
Noong 2013Ang SpringerOpen / BioMed Central ay naglunsad ng open access online journal sa complex systems modeling (CASM).
Ang mga buhay na organismo ay mga kumplikadong adaptive system. Bagama't mahirap tukuyin ang pagiging kumplikado sa biology, ang ebolusyon ay gumawa ng ilang kamangha-manghang mga organismo. Ang pagmamasid na ito ay humantong sa karaniwang maling kuru-kuro tungkol sa ebolusyon upang maging progresibo.
Pagsisikap para sa pagiging kumplikado
Kung ang nasa itaas ay karaniwang totoo, ang ebolusyon ay magkakaroon ng malakas na tendensya sa pagiging kumplikado. Sa ganitong uri ng proseso, ang halaga ng pinakakaraniwang antas ng kahirapan ay tataas sa paglipas ng panahon. Sa katunayan, iminumungkahi ng ilang artipisyal na simulation ng buhay na ang pagbuo ng CAS ay isang hindi maiiwasang tampok ng ebolusyon.
Gayunpaman, ang ideya ng isang pangkalahatang kalakaran patungo sa pagiging kumplikado sa ebolusyon ay maaari ding ipaliwanag sa pamamagitan ng isang passive na proseso. Kabilang dito ang pagtaas ng pagkakaiba, ngunit ang pinakakaraniwang halaga, ang mode, ay hindi nagbabago. Kaya, ang pinakamataas na antas ng kahirapan ay tumataas sa paglipas ng panahon, ngunit bilang isang hindi direktang produkto lamang ng kabuuang bilang ng mga organismo. Ang ganitong uri ng random na proseso ay tinatawag ding bounded random walk.
Sa hypothesis na ito, ang halatang tendensya na gawing kumplikado ang istruktura ng mga organismo ay isang ilusyon. Ito ay nagmumula sa pagtutuon ng pansin sa isang maliit na bilang ng malalaki, lubhang kumplikadong mga organismo na naninirahan sa kanang buntot ng pamamahagi ng pagiging kumplikado, at hindi pinapansin ang mas simple at mas karaniwan.mga organismo. Binibigyang-diin ng passive model na ito na ang karamihan sa mga species ay microscopic prokaryotes, na bumubuo sa halos kalahati ng biomass ng mundo at ang karamihan sa biodiversity ng Earth. Samakatuwid, ang simpleng buhay ay nananatiling nangingibabaw sa Earth, habang ang kumplikadong buhay ay lumilitaw na mas magkakaibang dahil lamang sa sampling bias.
Kung ang biology ay walang pangkalahatang tendensya sa pagiging kumplikado, hindi nito mapipigilan ang pagkakaroon ng mga puwersang nagtutulak sa mga system patungo sa pagiging kumplikado sa isang subset ng mga kaso. Ang mga maliliit na trend na ito ay masusugpo ng iba pang evolutionary pressure na nagtutulak sa mga system patungo sa hindi gaanong kumplikadong mga estado.
Sistema ng immune
Ang adaptive immune system (kilala rin bilang nakuha o, mas bihira, partikular na immune system) ay isang subsystem ng pangkalahatang immune system. Binubuo ito ng lubos na dalubhasang mga cell at mga proseso na nag-aalis ng mga pathogen o pumipigil sa kanilang paglaki. Ang nakuhang immune system ay isa sa dalawang pangunahing diskarte sa immune sa mga vertebrates (ang isa pa ay ang likas na immune system). Ang nakuhang kaligtasan sa sakit ay lumilikha ng isang immunological memory pagkatapos ng isang paunang tugon sa isang partikular na pathogen at humahantong sa isang pinahusay na tugon sa mga kasunod na pakikipagtagpo sa parehong pathogen. Ang prosesong ito ng nakuhang kaligtasan sa sakit ay ang batayan ng pagbabakuna. Tulad ng likas na sistema, kasama sa nakuhang sistema hindi lamang ang mga bahagi ng humoral immunity, kundi pati na rin ang mga bahagi ng cellular immunity.
Kasaysayan ng termino
Ang terminong "adaptive" ay unang ipinakilalaginamit ni Robert Good kaugnay ng mga tugon ng antibody sa mga palaka bilang kasingkahulugan ng nakuhang immune response noong 1964. Inamin ni Goode na salitan niyang ginamit ang mga termino, ngunit ipinaliwanag lamang na mas gusto niyang gamitin ang termino. Marahil ay iniisip niya ang tungkol sa hindi kapani-paniwalang teorya ng pagbuo ng antibody, kung saan sila ay plastik at maaaring umangkop sa molekular na hugis ng mga antigens, o ang konsepto ng adaptive enzymes na ang pagpapahayag ay maaaring sanhi ng kanilang mga substrate. Ang parirala ay ginamit halos eksklusibo ni Goode at ng kanyang mga mag-aaral, at ng ilang iba pang mga immunologist na nagtatrabaho sa mga marginal na organismo hanggang sa 1990s. Pagkatapos ay naging malawak itong ginamit kasabay ng terminong "katutubong kaligtasan sa sakit", na naging isang tanyag na paksa pagkatapos ng pagtuklas ng Toll receptor system. sa Drosophila, dati ay isang marginal na organismo para sa pag-aaral ng immunology. Ang terminong "adaptive" gaya ng ginamit sa immunology ay may problema dahil ang nakuhang immune response ay maaaring maging adaptive o maladaptive sa isang physiological sense. Sa katunayan, ang parehong nakuha at immune na mga tugon ay maaaring maging adaptive at hindi adaptive sa isang ebolusyonaryong kahulugan. Karamihan sa mga aklat-aralin ngayon ay eksklusibong gumagamit ng terminong "adaptive", na binabanggit na ito ay kasingkahulugan ng "nakuha".
Biological adaptation
Mula nang matuklasan, ang klasikal na kahulugan ng nakuhang kaligtasan sa sakit ay naging ibig sabihin ng antigen-specific na immunity na pinamagitan ng mga muling pagsasaayos ng somaticmga gene na lumilikha ng mga antigen receptor na tumutukoy sa mga clone. Sa huling dekada, ang terminong "adaptive" ay lalong inilapat sa isa pang klase ng immune response na hindi pa nauugnay sa mga somatic gene rearrangements. Kabilang dito ang pagpapalawak ng natural killer (NK) na mga cell na may hindi pa maipaliwanag na antigen specificity, ang pagpapalawak ng NK cells na nagpapahayag ng germline-encoded receptors, at ang pag-activate ng iba pang likas na immune cells sa isang activated state na nagbibigay ng panandaliang immune memory. Sa ganitong diwa, ang adaptive immunity ay mas malapit sa konsepto ng "activated state" o "heterostasis", kaya bumabalik sa physiological na kahulugan ng "adaptation" sa mga pagbabago sa kapaligiran. Sa madaling salita, ngayon ito ay halos kasingkahulugan ng biological adaptation.
