petlje za povratne informacije ključna su značajka sustava na koje se ovaj članak fokusira, kao što su ekosustavi i pojedinačni organizmi. Oni također postoje u ljudskom svijetu, zajednicama, organizacijama i obiteljima.
Umjetni sustavi ove vrste uključuju robote s kontrolnim sustavima koji koriste negativnu povratnu informaciju za održavanje željenih stanja.
Ključne značajke
U prilagodljivom sustavu, parametar se sporo mijenja i nema željenu vrijednost. Međutim, u samoregulirajućem sustavu vrijednost parametra ovisi o povijesti dinamike sustava. Jedna od najvažnijih kvaliteta samoregulirajućih sustava je sposobnost prilagodbe rubu kaosa, odnosno sposobnost izbjegavanja kaosa. Praktično govoreći, krećući se prema rubu kaosa bez odlaska dalje, promatrač može djelovati spontano, ali bez katastrofa. Fizičari su dokazali da se prilagodba na rub kaosa događa u gotovo svim sustavima povratne sprege. Neka čitatelja ne čudi pretenciozna terminologija, jer takve teorije izravno utječu na teorijukaos.
Praktopoeza
Praktopoeza kao termin koji je skovao Danko Nikolić je referenca na neku vrstu adaptivnog ili samoregulirajućeg sustava u kojem se autopoeza organizma ili stanice odvija alopoetskim interakcijama između njegovih komponenti. Oni su organizirani u pjesničkoj hijerarhiji: jedna komponenta stvara drugu. Teorija sugerira da živi sustavi pokazuju hijerarhiju od četiri takve poetske operacije:
evolucija (i) → ekspresija gena (ii) → homeostatski mehanizmi koji nisu povezani s genom (anapoeza) (iii) → funkcija stanice (iv).
Practopoesis izaziva modernu doktrinu neuroznanosti tvrdeći da se mentalne operacije uglavnom događaju na anapoetskoj razini (iii), odnosno da umovi nastaju iz brzih homeostatskih (prilagodljivih) mehanizama. To je u suprotnosti s općeprihvaćenim uvjerenjem da je razmišljanje sinonim za neuralnu aktivnost (stanična funkcija na razini iv).
Svaka niža razina sadrži znanje koje je općenitije od više razine. Na primjer, geni sadrže općenitije znanje od anapoetskih mehanizama, koji pak sadrže općenitije znanje od staničnih funkcija. Ova hijerarhija znanja omogućuje anapoetskoj razini da izravno pohranjuje koncepte potrebne za nastanak uma.
Složeni sustav
Složeni prilagodljivi sustav složen je mehanizam u kojem savršeno razumijevanje pojedinačnih dijelova ne osigurava automatski savršeno razumijevanje cjelinedizajna. Proučavanje ovih mehanizama, koji su svojevrsni podskup nelinearnih dinamičkih sustava, izrazito je interdisciplinarno i kombinira znanja prirodnih i društvenih znanosti za razvoj modela i prikaza najviše razine koji uzimaju u obzir heterogene čimbenike, fazni prijelaz i ostale nijanse.
Složeni su po tome što su dinamičke mreže interakcija, a njihovi odnosi nisu zbirke zasebnih statičnih objekata, odnosno ponašanje ansambla nije predviđeno ponašanjem komponenti. Oni su prilagodljivi u tome što individualna i kolektivna ponašanja mutiraju i samoorganiziraju se prema mikro-događaju ili skupu događaja koji iniciraju promjenu. Oni su složena makroskopska zbirka relativno sličnih i djelomično povezanih mikrostruktura, oblikovanih da se prilagode promjenjivom okruženju i poboljšaju njihov opstanak kao makrostrukture.
Prijava
Izraz "kompleksni adaptivni sustavi" (CAS) ili znanost o složenosti često se koristi za opisivanje labavo organiziranog akademskog područja koje je izraslo oko proučavanja takvih sustava. Znanost o složenosti nije jedinstvena teorija – pokriva više od jednog teorijskog okvira i izrazito je interdisciplinarna, tražeći odgovore na neka temeljna pitanja o živim, prilagodljivim, promjenjivim sustavima. Istraživanje CAS-a usredotočeno je na složena, emergentna i makroskopska svojstva sustava. John H. Holland je rekao da su CAS sustavi koji imaju velikubroj komponenti, koje se često nazivaju agentima, koje komuniciraju, prilagođavaju se ili uče.
Primjeri
Tipični primjeri adaptivnih sustava uključuju:
- klima;
- gradovi;
- firms;
- tržišta;
- vlade;
- industrija;
- ekosustavi;
- društvene mreže;
- električne mreže;
- pakovanja životinja;
- prometni tokovi;
- kolonije društvenih insekata (npr. mravi);
- mozak i imunološki sustav;
- stanice i embrij u razvoju.
Ali to nije sve. Također, ovaj popis može uključiti adaptivne sustave u kibernetici, koji dobivaju sve veću popularnost. Organizacije koje se temelje na društvenim skupinama ljudi kao što su političke stranke, zajednice, geopolitičke zajednice, ratovi i terorističke mreže također se smatraju CAS-om. Internet i kiberprostor, sastavljeni, surađujući i kojima upravlja složeni skup interakcija čovjeka i računala, također se smatraju složenim prilagodljivim sustavom. CAS može biti hijerarhijski, ali će uvijek češće pokazivati aspekte samoorganizacije. Stoga se neke moderne tehnologije (na primjer, neuronske mreže) mogu nazvati informacijskim sustavima koji se samouče i samopodešavaju.
Razlike
Ono što CAS razlikuje od čistog sustava s više agenata (MAS) je pažnja na vrhunske značajke i funkcije kao što su samosličnost, strukturalna složenost i samoorganizacija. MAS je definirankao sustav koji se sastoji od nekoliko međudjelujućih agenata, dok su u CAS-u agenti i sustav prilagodljivi, a sam sustav je sam sebi sličan.
CAS je složena kolekcija adaptivnih agenasa u interakciji. Takve sustave karakterizira visok stupanj prilagodbe, što ih čini neobično otpornim na promjene, krize i katastrofe. To treba uzeti u obzir pri razvoju adaptivnog sustava.
Ostala važna svojstva su: prilagodba (ili homeostaza), komunikacija, suradnja, specijalizacija, prostorna i vremenska organizacija i reprodukcija. Mogu se naći na svim razinama: stanice se specijaliziraju, prilagođavaju i razmnožavaju baš kao što to čine veći organizmi. Komunikacija i suradnja odvija se na svim razinama, od agentske do razine sustava. Sile koje pokreću suradnju između agenata u takvom sustavu mogu se u nekim slučajevima analizirati korištenjem teorije igara.
Simulacija
CAS su prilagodljivi sustavi. Ponekad se modeliraju korištenjem agentskih i složenih mrežnih modela. Oni koji se temelje na agentima razvijaju se različitim metodama i alatima, prvenstveno tako da se prvo identificiraju različiti agenti unutar modela. Druga metoda za razvoj modela za CAS uključuje razvoj složenih mrežnih modela korištenjem podataka o interakciji različitih CAS komponenti, kao što je prilagodljivi komunikacijski sustav.
U 2013SpringerOpen / BioMed Central pokrenuo je online časopis otvorenog pristupa o modeliranju složenih sustava (CASM).
Živi organizmi su složeni prilagodljivi sustavi. Iako je složenost teško kvantificirati u biologiji, evolucija je proizvela neke nevjerojatne organizme. Ovo zapažanje dovelo je do toga da uobičajena zabluda o evoluciji bude progresivna.
Težnja za složenošću
Da je gore navedeno općenito točno, evolucija bi imala snažnu tendenciju prema složenosti. U ovoj vrsti procesa, vrijednost najčešćeg stupnja težine će se vremenom povećavati. Doista, neke simulacije umjetnog života sugeriraju da je stvaranje CAS-a neizbježna značajka evolucije.
Međutim, ideja općeg trenda prema složenosti u evoluciji također se može objasniti pasivnim procesom. To uključuje povećanje varijance, ali najčešća vrijednost, mod, se ne mijenja. Dakle, maksimalna razina težine raste s vremenom, ali samo kao neizravan proizvod ukupnog broja organizama. Ova vrsta slučajnog procesa naziva se i ograničeni slučajni hod.
U ovoj hipotezi, očita tendencija kompliciranja strukture organizama je iluzija. Ona proizlazi iz koncentriranja na mali broj velikih, vrlo složenih organizama koji nastanjuju desni rep distribucije složenosti i ignoriranja jednostavnijih i mnogo češćihorganizmi. Ovaj pasivni model naglašava da su velika većina vrsta mikroskopski prokarioti, koji čine oko polovicu svjetske biomase i veliku većinu biološke raznolikosti Zemlje. Stoga, jednostavan život ostaje dominantan na Zemlji, dok se složeni život čini raznolikijim samo zbog pristranosti uzorkovanja.
Ako biologiji nedostaje opća sklonost složenosti, to neće spriječiti postojanje sila koje vode sustave prema složenosti u podskupu slučajeva. Ovi manji trendovi bit će protutežani drugim evolucijskim pritiscima koji vode sustave prema manje složenim stanjima.
Imunološki sustav
Prilagodljivi imunološki sustav (također poznat kao stečeni ili, rjeđe, specifični imunološki sustav) je podsustav općeg imunološkog sustava. Sastoji se od visoko specijaliziranih stanica i procesa koji eliminiraju patogene ili sprječavaju njihov rast. Stečeni imunološki sustav jedna je od dvije glavne imunološke strategije u kralježnjaka (druga je urođeni imunološki sustav). Stečena imunost stvara imunološku memoriju nakon početnog odgovora na određeni patogen i dovodi do pojačanog odgovora na naknadne susrete s istim patogenom. Taj proces stečenog imuniteta temelj je cijepljenja. Kao i urođeni sustav, stečeni sustav uključuje ne samo komponente humoralnog imuniteta, već i komponente stanične imunosti.
Povijest pojma
Izraz "prilagodljiv" je prvi put uvedenkoristio Robert Good u vezi s odgovorima antitijela kod žaba kao sinonim za stečeni imunološki odgovor 1964. godine. Goode je priznao da je izraze koristio naizmjenično, ali je objasnio samo da je više volio koristiti izraz. Možda je razmišljao o tada nevjerojatnoj teoriji stvaranja antitijela, u kojoj su ona bila plastična i mogla se prilagoditi molekularnom obliku antigena, ili o konceptu adaptivnih enzima čiji bi ekspresiju mogli uzrokovati njihovi supstrati. Taj izraz koristili su gotovo isključivo Goode i njegovi studenti, te nekoliko drugih imunologa koji su radili na marginalnim organizmima do 1990-ih. Zatim se široko koristio zajedno s pojmom "urođeni imunitet", koji je postao popularna tema nakon otkrića sustava receptora cestarine. u Drosophila, prethodno marginalni organizam za proučavanje imunologije. Izraz "prilagodljiv" kako se koristi u imunologiji je problematičan jer stečeni imunološki odgovori mogu biti adaptivni ili neprilagođeni u fiziološkom smislu. Doista, i stečeni i imunološki odgovori mogu biti adaptivni i neprilagodljivi u evolucijskom smislu. Većina današnjih udžbenika koristi isključivo izraz "prilagodljiv", uz napomenu da je sinonim za "stečeno".
Biološka prilagodba
Od otkrića, klasično značenje stečene imunosti počelo je značiti antigen specifičnu imunost posredovanu preustrojem somatskihgeni koji stvaraju receptore antigena koji definiraju klonove. U posljednjem desetljeću, izraz "prilagodljivi" sve se više primjenjuje na drugu klasu imunološkog odgovora koji još nije povezan s preuređivanjem somatskih gena. To uključuje ekspanziju prirodnih stanica ubojica (NK) s još neobjašnjenom specifičnošću antigena, ekspanziju NK stanica koje eksprimiraju receptore kodirane zametnom linijom i aktivaciju drugih urođenih imunoloških stanica u aktivirano stanje koje osigurava kratkoročnu imunološku memoriju. U tom smislu, adaptivni imunitet je bliži konceptu "aktiviranog stanja" ili "heterostaze", čime se vraća fiziološkom značenju "prilagodbe" promjenama u okolišu. Jednostavno rečeno, danas je gotovo sinonim za biološku prilagodbu.
