書名：復(fù)雜（第一推動(dòng)叢書·綜合系列）
作者：梅拉妮·米歇爾
譯者：唐璐
出版社：湖南科學(xué)技術(shù)出版社
出版時(shí)間：2018-01-01
ISBN：9787535794369
第12章 生命系統(tǒng)中的信息處理
- 什么是信息處理
- 傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)中的信息處理
- 元胞自動(dòng)機(jī)中的信息處理
- 免疫系統(tǒng)
- 蟻群
- 生物代謝
- 這些系統(tǒng)中的信息處理
七最筒、這些系統(tǒng)中的信息處理
現(xiàn)在我們來(lái)嘗試回答這一章開(kāi)始時(shí)提出的關(guān)于信息處理的問(wèn)題：
- “信息”在這些系統(tǒng)中扮演了什么角色邮偎？
- 信息是如何被傳遞和處理的空入？
- 信息是如何獲得意義的过蹂？又是對(duì)誰(shuí)有意義？
2硬鞍、信息是如何被傳遞和處理的
1)通過(guò)采樣實(shí)現(xiàn)通信
- 將信息編碼為基本組分的統(tǒng)計(jì)和變化模式的一個(gè)后果是慧瘤，沒(méi)有哪個(gè)個(gè)體組分能感知或傳達(dá)系統(tǒng)狀態(tài)的“宏觀畫面”。
信息必須通過(guò)空間和時(shí)間采樣來(lái)傳遞固该。- 在免疫系統(tǒng)中碑隆，
淋巴細(xì)胞通過(guò)受體接受抗原和免疫系統(tǒng)其他細(xì)胞釋放的細(xì)胞因子來(lái)對(duì)環(huán)境采樣。
淋巴細(xì)胞采樣這些分子信號(hào)的空間和時(shí)間分布蹬音，進(jìn)而被激活或是休眠。
其他細(xì)胞反過(guò)來(lái)又會(huì)對(duì)激活的淋巴細(xì)胞的濃度和類型進(jìn)行采樣休玩，并受其影響著淆，將對(duì)抗病原體的細(xì)胞吸引到身體的特定區(qū)域劫狠。 - 對(duì)于蟻群，
單只螞蟻則是通過(guò)感受器對(duì)信息素信號(hào)進(jìn)行采樣永部。
它們根據(jù)對(duì)環(huán)境中信息素濃度特征的采樣決定移動(dòng)方向独泞。
前面講過(guò)，單只螞蟻也會(huì)用基于濃度的采樣信息——遇到的其他螞蟻——來(lái)決定是否進(jìn)行某項(xiàng)工作苔埋。 - 在細(xì)胞代謝中懦砂，
通過(guò)酶與特定分子結(jié)合，酶對(duì)分子濃度的時(shí)空變化進(jìn)行采樣组橄，進(jìn)而又反饋到代謝途徑荞膘。
- 在免疫系統(tǒng)中碑隆，
2)行為的隨機(jī)成分
-
由于獲得的信息具有統(tǒng)計(jì)性，系統(tǒng)組分的行為就必然是隨機(jī)的（至少“不可預(yù)測(cè)”）玉工。
前面描述的三個(gè)系統(tǒng)本質(zhì)上都利用了隨機(jī)性和或然性羽资。- 每個(gè)淋巴細(xì)胞的受體形狀都有隨機(jī)生成成分，從而能采樣許多可能的形狀遵班。
淋巴細(xì)胞隨血流分布屠升，因此體內(nèi)淋巴細(xì)胞的空間分布也有隨機(jī)成分，從而可以采樣抗原的多種可能空間特征狭郑。
淋巴細(xì)胞激活的具體閾值腹暖、實(shí)際的分裂速度以及后代的變異都具有隨機(jī)性。 - 類似的翰萨，螞蟻搜尋食物的活動(dòng)也具有隨機(jī)成分脏答，螞蟻對(duì)信息素的偵測(cè)以及是否受其軌跡吸引也是隨機(jī)的。
螞蟻改變工種也是以隨機(jī)的方式缨历。
生物化學(xué)家齊夫（Edward Ziff）和科學(xué)史學(xué)家羅森菲爾德（Israel Rosenfield）這樣描述隨機(jī)性的作用：“最終螞蟻會(huì)建立通往食物源路徑的詳細(xì)地圖以蕴。觀察者可能會(huì)認(rèn)為螞蟻的食物分布地圖是由某位智能設(shè)計(jì)者提供的。通往食物源的路徑看上去就像是精心畫出來(lái)的辛孵，但實(shí)際上卻是一系列隨機(jī)搜索的產(chǎn)物丛肮〔” - 細(xì)胞代謝依賴于分子的隨機(jī)擴(kuò)散和分子相遇的概率欧瘪，隨著系統(tǒng)的變化，相對(duì)濃度會(huì)發(fā)生變化捉捅，從而概率也會(huì)跟著變化冶匹。
- 每個(gè)淋巴細(xì)胞的受體形狀都有隨機(jī)生成成分，從而能采樣許多可能的形狀遵班。
為了讓數(shù)量相對(duì)較少的簡(jiǎn)單個(gè)體（螞蟻习劫、細(xì)胞、分子）能探測(cè)相比起來(lái)要大得多的可能范圍嚼隘，這種內(nèi)在的隨機(jī)性和或然性似乎是必需的诽里，尤其是通過(guò)探測(cè)獲得的信息本質(zhì)上是統(tǒng)計(jì)性的，而且對(duì)于將要遇到的事物也沒(méi)有什么先驗(yàn)知識(shí)飞蛹。
但是隨機(jī)性必須與確定性達(dá)成平衡：
復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)不斷調(diào)整各項(xiàng)事務(wù)的概率——個(gè)體應(yīng)該向哪里移動(dòng)谤狡，它們應(yīng)當(dāng)采取什么行動(dòng)灸眼，以及如何探測(cè)龐大空間中的具體路徑。
