Zanke za povratne informacije so ključna značilnost sistemov, na katere se ta članek osredotoča, kot so ekosistemi in posamezni organizmi. Obstajajo tudi v človeškem svetu, skupnostih, organizacijah in družinah.
Takšni umetni sistemi vključujejo robote s krmilnimi sistemi, ki uporabljajo negativne povratne informacije za vzdrževanje želenih stanj.
Ključne funkcije
V prilagodljivem sistemu se parameter spreminja počasi in nima želene vrednosti. Vendar pa je v samoregulirajočem sistemu vrednost parametra odvisna od zgodovine dinamike sistema. Ena najpomembnejših lastnosti samoregulacijskih sistemov je sposobnost prilagajanja na rob kaosa oziroma sposobnost izogibanja kaosu. Praktično gledalec lahko s tem, da se usmeri proti robu kaosa, ne da bi šel dlje, deluje spontano, vendar brez katastrof. Fiziki so dokazali, da se prilagajanje na rob kaosa pojavlja v skoraj vseh sistemih povratnih informacij. Naj bralca ne preseneti pretenciozna terminologija, saj takšne teorije neposredno vplivajo na teorijokaos.
Praktopoeza
Praktopoeza kot izraz, ki ga je skoval Danko Nikolić, se nanaša na nekakšen prilagodljiv ali samoregulacijski sistem, v katerem avtopoeza organizma ali celice poteka z alopoetskimi interakcijami med njegovimi komponentami. Organizirani so v pesniški hierarhiji: ena komponenta ustvarja drugo. Teorija kaže, da živi sistemi izkazujejo hierarhijo štirih takih poetičnih operacij:
evolucija (i) → izražanje genov (ii) → homeostatski mehanizmi, ki niso povezani z genom (anapoeza) (iii) → celična funkcija (iv).
Practopoesis izziva sodobno nevroznanstveno doktrino z trditvijo, da se miselne operacije večinoma dogajajo na anapoetični ravni (iii), to je, da umi izhajajo iz hitrih homeostatskih (prilagodljivih) mehanizmov. To je v nasprotju s splošno razširjenim prepričanjem, da je mišljenje sinonim za nevronsko aktivnost (celična funkcija na ravni iv).
Vsaka nižja raven vsebuje znanje, ki je bolj splošno od višje ravni. Na primer, geni vsebujejo več splošnega znanja kot anapoetični mehanizmi, ki pa vsebujejo več splošnega znanja kot celične funkcije. Ta hierarhija znanja omogoča anapoetični ravni, da neposredno shrani koncepte, potrebne za nastanek uma.
kompleksni sistem
Kompleksni prilagodljivi sistem je zapleten mehanizem, pri katerem popolno razumevanje posameznih delov ne zagotavlja samodejno popolnega razumevanja celotemodelov. Proučevanje teh mehanizmov, ki so nekakšna podmnožica nelinearnih dinamičnih sistemov, je zelo interdisciplinarno in združuje znanja naravoslovja in družboslovja za razvoj modelov in reprezentacij najvišje ravni, ki upoštevajo heterogene dejavnike, fazni prehod in druge nianse.
Zapleteni so v tem, da so dinamična omrežja interakcij in njihovi odnosi niso zbirke ločenih statičnih objektov, to pomeni, da vedenje ansambla ni predvideno z obnašanjem komponent. Prilagodljivi so v tem, da se individualna in kolektivna vedenja mutirajo in samoorganizirajo v skladu z mikro-dogodkom ali nizom dogodkov, ki sprožijo spremembe. So kompleksna makroskopska zbirka relativno podobnih in delno sorodnih mikrostruktur, oblikovanih tako, da se prilagajajo spreminjajočemu se okolju in izboljšajo njihovo preživetje kot makrostrukture.
Prijava
Izraz "kompleksni prilagodljivi sistemi" (CAS) ali znanost o kompleksnosti se pogosto uporablja za opis ohlapno organiziranega akademskega področja, ki je zraslo okoli študija takšnih sistemov. Znanost o kompleksnosti ni ena sama teorija – pokriva več kot en teoretični okvir in je zelo interdisciplinarna, saj išče odgovore na nekatera temeljna vprašanja o živih, prilagodljivih, spreminjajočih se sistemih. Raziskave CAS se osredotočajo na kompleksne, emergentne in makroskopske lastnosti sistema. John H. Holland je dejal, da so CAS sistemi, ki imajo velikoštevilo komponent, ki jih pogosto imenujemo agenti, ki delujejo, se prilagajajo ali učijo.
Primeri
Tipični primeri prilagodljivih sistemov vključujejo:
- podnebje;
- mesta;
- podjetja;
- trgi;
- vlade;
- industrija;
- ekosistemi;
- družabna omrežja;
- električna omrežja;
- pakiranja živali;
- prometni tokovi;
- kolonije družabnih žuželk (npr. mravlje);
- možgani in imunski sistem;
- celice in zarodek v razvoju.
Ampak to še ni vse. Ta seznam lahko vključuje tudi prilagodljive sisteme v kibernetiki, ki postajajo vse bolj priljubljeni. Organizacije, ki temeljijo na družbenih skupinah ljudi, kot so politične stranke, skupnosti, geopolitične skupnosti, vojne in teroristične mreže, se prav tako štejejo za CAS. Internet in kibernetski prostor, ki ju sestavlja, sodeluje in upravlja zapleten niz interakcij med človekom in računalnikom, se prav tako obravnavata kot kompleksen prilagodljiv sistem. CAS je lahko hierarhičen, vendar bo vedno pogosteje kazal vidike samoorganizacije. Tako lahko nekatere sodobne tehnologije (na primer nevronske mreže) imenujemo samoučeči se in samoprilagajoči se informacijski sistemi.
Razlike
CAS razlikuje od čistega sistema z več agenti (MAS) pozornost do vrhunskih lastnosti in funkcij, kot so samopodobnost, strukturna kompleksnost in samoorganizacija. MAS je opredeljenkot sistem, sestavljen iz več medsebojno delujočih agentov, medtem ko so v CAS agenti in sistem prilagodljivi, sam sistem pa je sam sebi podoben.
CAS je zapletena zbirka medsebojno delujočih prilagodljivih agentov. Za takšne sisteme je značilna visoka stopnja prilagajanja, zaradi česar so nenavadno odporni na spremembe, krize in katastrofe. To je treba upoštevati pri razvoju prilagodljivega sistema.
Druge pomembne lastnosti so: prilagoditev (ali homeostaza), komunikacija, sodelovanje, specializacija, prostorska in časovna organizacija in reprodukcija. Najdemo jih na vseh ravneh: celice se specializirajo, prilagajajo in razmnožujejo tako kot večji organizmi. Komunikacija in sodelovanje poteka na vseh ravneh, od agentske do sistemske ravni. Sile, ki spodbujajo sodelovanje med agenti v takem sistemu, je v nekaterih primerih mogoče analizirati s pomočjo teorije iger.
Simulacija
CAS so prilagodljivi sistemi. Včasih se modelirajo z uporabo kompleksnih omrežnih modelov, ki temeljijo na agentih. Tisti, ki temeljijo na agentih, se razvijajo z različnimi metodami in orodji, predvsem tako, da se najprej identificirajo različni agenti znotraj modela. Druga metoda za razvoj modelov za CAS vključuje razvoj kompleksnih omrežnih modelov z uporabo podatkov o interakciji različnih komponent CAS, kot je prilagodljiv komunikacijski sistem.
Leta 2013SpringerOpen / BioMed Central je izdal spletno revijo z odprtim dostopom o modeliranju kompleksnih sistemov (CASM).
Živi organizmi so zapleteni prilagodljivi sistemi. Medtem ko je zapletenost v biologiji težko kvantificirati, je evolucija ustvarila nekaj neverjetnih organizmov. To opažanje je povzročilo, da je splošno napačno prepričanje o evoluciji progresivno.
Prizadevanje k kompleksnosti
Če bi bilo zgornje na splošno res, bi evolucija močno nagnjena k kompleksnosti. Pri tej vrsti procesa se bo vrednost najpogostejše stopnje težavnosti sčasoma povečala. Nekatere simulacije umetnega življenja kažejo, da je ustvarjanje CAS neizogibna značilnost evolucije.
Vendar pa je zamisel o splošnem trendu kompleksnosti v evoluciji mogoče razložiti tudi s pasivnim procesom. To vključuje povečanje variance, vendar se najpogostejša vrednost, način, ne spremeni. Tako se najvišja težavnostna stopnja sčasoma povečuje, vendar le kot posreden produkt skupnega števila organizmov. Ta vrsta naključnega procesa se imenuje tudi omejen naključni hod.
V tej hipotezi je očitna težnja po zapletu strukture organizmov iluzija. Nastane zaradi osredotočanja na majhno število velikih, zelo kompleksnih organizmov, ki naseljujejo desni rep porazdelitve kompleksnosti, in ignoriranja enostavnejših in veliko bolj pogostihorganizmov. Ta pasivni model poudarja, da je velika večina vrst mikroskopskih prokariotov, ki predstavljajo približno polovico svetovne biomase in veliko večino biotske raznovrstnosti Zemlje. Zato na Zemlji prevladuje preprosto življenje, medtem ko se kompleksno življenje zdi bolj raznoliko samo zaradi pristranskosti vzorčenja.
Če biologiji manjka splošna nagnjenost k kompleksnosti, to ne bo preprečilo obstoja sil, ki vodijo sisteme v kompleksnost v podmnožici primerov. Te manjše trende bodo uravnotežili drugi evolucijski pritiski, ki vodijo sisteme v manj zapletena stanja.
Imunski sistem
Prilagodljivi imunski sistem (znan tudi kot pridobljeni ali, redkeje, specifični imunski sistem) je podsistem splošnega imunskega sistema. Sestavljen je iz visoko specializiranih celic in procesov, ki odpravljajo patogene ali preprečujejo njihovo rast. Pridobljeni imunski sistem je ena od dveh glavnih imunskih strategij pri vretenčarjih (druga je prirojeni imunski sistem). Pridobljena imunost ustvari imunološki spomin po začetnem odzivu na določen patogen in vodi do okrepljenega odziva na nadaljnja srečanja z istim patogenom. Ta proces pridobljene imunosti je osnova cepljenja. Tako kot prirojeni sistem tudi pridobljeni sistem ne vključuje samo sestavin humoralne imunosti, temveč tudi komponente celične imunosti.
Zgodovina izraza
Izraz "prilagodljiv" je bil prvič predstavljenuporablja Robert Good v zvezi z odzivi protiteles pri žabah kot sinonim za pridobljeni imunski odziv leta 1964. Goode je priznal, da je izraze uporabljal zamenljivo, vendar je pojasnil le, da raje uporablja izraz. Morda je razmišljal o takrat neverjetni teoriji nastajanja protiteles, v kateri so bila plastična in bi se lahko prilagodila molekularni obliki antigenov, ali o konceptu prilagodljivih encimov, katerih ekspresijo bi lahko povzročili njihovi substrati. Ta stavek so uporabljali skoraj izključno Goode in njegovi učenci ter številni drugi imunologi, ki so delali na obrobnih organizmih do devetdesetih let prejšnjega stoletja. Nato se je široko uporabljal v povezavi z izrazom "prirojena imunost", ki je postal priljubljena tema po odkritju sistema receptorjev za cestnino. v Drosophila, ki je bil prej obrobni organizem za študij imunologije. Izraz "prilagodljiv", kot ga uporabljamo v imunologiji, je problematičen, ker so pridobljeni imunski odzivi lahko v fiziološkem smislu prilagodljivi ali neprilagojeni. Tako pridobljeni kot imunski odzivi so lahko v evolucijskem smislu prilagodljivi in neprilagodljivi. Večina današnjih učbenikov uporablja izključno izraz "prilagodljiv" in opozarja, da je sinonim za "pridobljeno".
Biološka prilagoditev
Od odkritja je klasičen pomen pridobljene imunosti pomenil antigen-specifično imunost, ki jo posredujejo preureditve somatskihgeni, ki ustvarjajo antigenske receptorje, ki definirajo klone. V zadnjem desetletju se izraz "prilagodljiv" vse pogosteje uporablja za drug razred imunskega odziva, ki še ni bil povezan s somatskimi genskimi prerazporeditvami. Ti vključujejo ekspanzijo naravnih celic ubijalk (NK) s še nepojasnjeno specifičnostjo antigena, ekspanzijo NK celic, ki izražajo receptorje, ki jih kodirajo zarodne linije, in aktivacijo drugih prirojenih imunskih celic v aktivirano stanje, ki zagotavlja kratkoročni imunski spomin. V tem smislu je prilagodljiva imunost bližja konceptu "aktiviranega stanja" ali "heterostaze", s čimer se vrača k fiziološkemu pomenu "prilagajanja" spremembam v okolju. Preprosto povedano, danes je skoraj sinonim za biološko prilagoditev.
