ข้อเสนอแนะเป็นคุณลักษณะสำคัญของระบบที่บทความนี้เน้น เช่น ระบบนิเวศและสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิด สิ่งเหล่านี้ยังมีอยู่ในโลกมนุษย์ ชุมชน องค์กร และครอบครัว
ระบบประดิษฐ์ประเภทนี้รวมถึงหุ่นยนต์ที่มีระบบควบคุมซึ่งใช้ผลตอบรับเชิงลบเพื่อรักษาสถานะที่ต้องการ
คุณสมบัติหลัก
ในระบบดัดแปลง พารามิเตอร์จะเปลี่ยนช้าและไม่มีค่าที่ต้องการ อย่างไรก็ตาม ในระบบที่ควบคุมตนเอง ค่าของพารามิเตอร์จะขึ้นอยู่กับประวัติของไดนามิกของระบบ คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งของระบบควบคุมตนเองคือความสามารถในการปรับตัวให้เข้ากับความโกลาหล หรือความสามารถในการหลีกเลี่ยงความโกลาหล ในทางปฏิบัติ โดยการมุ่งไปที่ขอบของความโกลาหลโดยไม่ต้องไปไกลกว่านั้น ผู้สังเกตการณ์สามารถกระทำได้เองโดยธรรมชาติ แต่ไม่มีภัยพิบัติ นักฟิสิกส์ได้พิสูจน์แล้วว่าการปรับตัวให้เข้ากับความโกลาหลเกิดขึ้นในระบบป้อนกลับเกือบทั้งหมด ให้ผู้อ่านไม่ต้องแปลกใจกับคำศัพท์ที่อวดรู้ เพราะทฤษฎีดังกล่าวส่งผลโดยตรงต่อทฤษฎีวุ่นวาย
ฝึกหัด
การปฏิบัติเป็นคำประกาศเกียรติคุณ Danko Nikolic เป็นการอ้างถึงชนิดของระบบปรับตัวหรือควบคุมตนเองซึ่งการ autopoiesis ของสิ่งมีชีวิตหรือเซลล์เกิดขึ้นจากปฏิสัมพันธ์ allopoetic ระหว่างส่วนประกอบต่างๆ พวกเขาจัดอยู่ในลำดับชั้นของบทกวี: องค์ประกอบหนึ่งสร้างอีกองค์ประกอบหนึ่ง ทฤษฎีนี้ชี้ให้เห็นว่าระบบสิ่งมีชีวิตมีลำดับชั้นของการดำเนินการด้านบทกวีสี่ประการดังกล่าว:
วิวัฒนาการ (i) → การแสดงออกของยีน (ii) → กลไกการรักษาสมดุลที่ไม่เกี่ยวกับยีน (anapoiesis) (iii) → การทำงานของเซลล์ (iv).
การฝึกปฏิบัติท้าทายหลักคำสอนทางประสาทวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ด้วยการโต้แย้งว่าการดำเนินการทางจิตส่วนใหญ่เกิดขึ้นที่ระดับอนาพอติก (iii) นั่นคือจิตใจนั้นเกิดจากกลไกการรักษาสมดุล (ดัดแปลง) ที่รวดเร็ว สิ่งนี้ตรงกันข้ามกับความเชื่อที่ว่าการคิดมีความหมายเหมือนกันกับกิจกรรมของระบบประสาท (การทำงานของเซลล์ที่ระดับ iv)
แต่ละระดับล่างประกอบด้วยความรู้ที่กว้างกว่าระดับที่สูงกว่า ตัวอย่างเช่น ยีนมีความรู้ทั่วไปมากกว่ากลไกแอนาโพเอติก ซึ่งในทางกลับกันก็มีความรู้ทั่วไปมากกว่าหน้าที่ของเซลล์ ลำดับชั้นของความรู้นี้ช่วยให้ระดับ Anapoetic สามารถจัดเก็บแนวคิดที่จำเป็นสำหรับการเกิดขึ้นของจิตใจได้โดยตรง
ระบบซับซ้อน
ระบบการปรับตัวที่ซับซ้อนเป็นกลไกที่ซับซ้อนซึ่งการทำความเข้าใจแต่ละส่วนอย่างสมบูรณ์ไม่ได้ให้ความเข้าใจที่สมบูรณ์โดยอัตโนมัติการออกแบบ การศึกษากลไกเหล่านี้ ซึ่งเป็นส่วนย่อยของระบบไดนามิกที่ไม่เป็นเชิงเส้น เป็นการศึกษาแบบสหวิทยาการขั้นสูง และผสมผสานความรู้ด้านวิทยาศาสตร์ธรรมชาติและสังคมศาสตร์เพื่อพัฒนาแบบจำลองและการแสดงระดับสูงสุดโดยคำนึงถึงปัจจัยที่ต่างกัน การเปลี่ยนเฟส และ ความแตกต่างอื่นๆ
พวกมันซับซ้อนเพราะเป็นเครือข่ายโต้ตอบแบบไดนามิก และความสัมพันธ์ของพวกมันไม่ใช่คอลเล็กชันของวัตถุคงที่ที่แยกจากกัน กล่าวคือ พฤติกรรมของทั้งมวลไม่ได้ถูกทำนายโดยพฤติกรรมของส่วนประกอบ พวกเขาปรับตัวได้ในพฤติกรรมส่วนบุคคลและส่วนรวมที่เปลี่ยนแปลงและจัดระเบียบตนเองตามเหตุการณ์ขนาดเล็กที่เริ่มต้นการเปลี่ยนแปลงหรือชุดของเหตุการณ์ พวกมันคือคอลเลกชั่นมหภาคที่ซับซ้อนของโครงสร้างจุลภาคที่ค่อนข้างคล้ายคลึงกันและบางส่วนที่เกี่ยวข้องกัน โดยถูกสร้างมาเพื่อปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงไปและเพิ่มความอยู่รอดของพวกมันในฐานะโครงสร้างมหภาค
แอปพลิเคชัน
คำว่า "ระบบการปรับตัวที่ซับซ้อน" (CAS) หรือศาสตร์แห่งความซับซ้อนมักใช้เพื่ออธิบายสาขาวิชาการที่จัดระเบียบอย่างหลวม ๆ ที่เติบโตขึ้นจากการศึกษาระบบดังกล่าว วิทยาศาสตร์ที่ซับซ้อนไม่ใช่ทฤษฎีเดียว แต่ครอบคลุมกรอบทฤษฎีมากกว่าหนึ่งกรอบและเป็นสหวิทยาการขั้นสูง เพื่อค้นหาคำตอบสำหรับคำถามพื้นฐานบางประการเกี่ยวกับการดำรงชีวิต ระบบที่ปรับตัวได้ และการเปลี่ยนแปลง การวิจัยของ CAS มุ่งเน้นไปที่คุณสมบัติที่ซับซ้อน เกิดขึ้นจริง และมีขนาดมหึมาของระบบ John H. Holland กล่าวว่า CAS เป็นระบบที่มีขนาดใหญ่จำนวนของส่วนประกอบที่มักเรียกว่าตัวแทน ที่โต้ตอบ ปรับตัว หรือเรียนรู้
ตัวอย่าง
ตัวอย่างทั่วไปของระบบดัดแปลง ได้แก่
- ภูมิอากาศ;
- เมือง;
- บริษัท;
- ตลาด;
- รัฐบาล;
- อุตสาหกรรม;
- ระบบนิเวศ;
- โซเชียลเน็ตเวิร์ก
- เครือข่ายไฟฟ้า
- ฝูงสัตว์;
- การจราจร
- ฝูงแมลงสังคม (เช่น มด);
- สมองและระบบภูมิคุ้มกัน;
- เซลล์และตัวอ่อนที่กำลังพัฒนา
แต่ยังไม่หมดแค่นั้น นอกจากนี้ รายการนี้ยังรวมถึงระบบปรับตัวในไซเบอร์เนติกส์ซึ่งกำลังได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อยๆ องค์กรที่อิงตามกลุ่มคนในสังคม เช่น พรรคการเมือง ชุมชน ชุมชนภูมิรัฐศาสตร์ สงคราม และเครือข่ายผู้ก่อการร้าย ก็ถือเป็น CAS เช่นกัน อินเทอร์เน็ตและไซเบอร์สเปซที่ประกอบขึ้น ทำงานร่วมกัน และจัดการโดยชุดปฏิสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์ที่ซับซ้อน ถูกมองว่าเป็นระบบการปรับตัวที่ซับซ้อนเช่นกัน CAS สามารถเป็นแบบลำดับชั้นได้ แต่จะแสดงแง่มุมต่างๆ ของการจัดระเบียบตนเองให้บ่อยขึ้นเสมอ ดังนั้น เทคโนโลยีสมัยใหม่บางอย่าง (เช่น โครงข่ายประสาทเทียม) สามารถเรียกได้ว่าเป็นระบบสารสนเทศที่เรียนรู้ด้วยตนเองและปรับเปลี่ยนได้เอง
ความแตกต่าง
สิ่งที่ทำให้ CAS แตกต่างจากระบบมัลติเอเจนต์บริสุทธิ์ (MAS) คือความใส่ใจในคุณสมบัติและฟังก์ชันระดับบนสุด เช่น ความคล้ายคลึงในตัวเอง ความซับซ้อนของโครงสร้าง และการจัดการตนเอง MAS ถูกกำหนดเป็นระบบที่ประกอบด้วยตัวแทนโต้ตอบหลายตัว ในขณะที่ CAS ตัวแทนและระบบจะปรับตัวได้ และตัวระบบเองก็มีความคล้ายคลึงกันในตัวเอง
CAS เป็นกลุ่มที่ซับซ้อนของตัวแทนปรับตัวแบบโต้ตอบ ระบบดังกล่าวมีลักษณะเฉพาะด้วยการปรับตัวในระดับสูง ซึ่งทำให้มีความยืดหยุ่นผิดปกติเมื่อเผชิญกับการเปลี่ยนแปลง วิกฤต และภัยพิบัติ สิ่งนี้ควรนำมาพิจารณาเมื่อพัฒนาระบบปรับตัว
คุณสมบัติที่สำคัญอื่นๆ ได้แก่ การปรับตัว (หรือสภาวะสมดุล) การสื่อสาร ความร่วมมือ ความเชี่ยวชาญ การจัดระเบียบเชิงพื้นที่และชั่วคราวและการสืบพันธุ์ สามารถพบได้ในทุกระดับ: เซลล์มีความเชี่ยวชาญ ปรับตัว และขยายพันธุ์เช่นเดียวกับสิ่งมีชีวิตขนาดใหญ่ การสื่อสารและการทำงานร่วมกันเกิดขึ้นในทุกระดับ ตั้งแต่ระดับตัวแทนไปจนถึงระดับระบบ พลังขับเคลื่อนความร่วมมือระหว่างตัวแทนในระบบดังกล่าวในบางกรณีสามารถวิเคราะห์โดยใช้ทฤษฎีเกม
จำลองสถานการณ์
CAS เป็นระบบที่ปรับเปลี่ยนได้ บางครั้งมีการสร้างแบบจำลองโดยใช้แบบจำลองเครือข่ายแบบใช้ตัวแทนและแบบซับซ้อน สิ่งเหล่านี้ขึ้นอยู่กับตัวแทนได้รับการพัฒนาโดยใช้วิธีการและเครื่องมือต่าง ๆ โดยเบื้องต้นโดยการระบุตัวแทนต่าง ๆ ภายในแบบจำลองก่อน อีกวิธีหนึ่งในการพัฒนาแบบจำลองสำหรับ CAS นั้นเกี่ยวข้องกับการพัฒนาแบบจำลองเครือข่ายที่ซับซ้อนโดยใช้ข้อมูลการโต้ตอบของส่วนประกอบ CAS ต่างๆ เช่น ระบบการสื่อสารแบบปรับตัวได้
ในปี 2556SpringerOpen / BioMed Central ได้เปิดตัววารสารออนไลน์แบบ open access เกี่ยวกับการสร้างแบบจำลองระบบที่ซับซ้อน (CASM)
สิ่งมีชีวิตเป็นระบบการปรับตัวที่ซับซ้อน ในขณะที่ความซับซ้อนนั้นยากที่จะหาจำนวนในทางชีววิทยา วิวัฒนาการได้ผลิตสิ่งมีชีวิตที่น่าอัศจรรย์บางอย่าง การสังเกตนี้ได้นำความเข้าใจผิดทั่วไปเกี่ยวกับวิวัฒนาการให้ก้าวหน้า
ดิ้นรนเพื่อความซับซ้อน
หากข้างต้นเป็นความจริง วิวัฒนาการมีแนวโน้มที่จะมีความซับซ้อนอย่างมาก ในกระบวนการประเภทนี้ ค่าของระดับความยากที่พบบ่อยที่สุดจะเพิ่มขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป อันที่จริง การจำลองชีวิตเทียมบางตัวแนะนำว่าการสร้าง CAS เป็นคุณลักษณะของวิวัฒนาการที่หลีกเลี่ยงไม่ได้
อย่างไรก็ตาม แนวคิดของแนวโน้มทั่วไปที่มีต่อความซับซ้อนในวิวัฒนาการสามารถอธิบายได้ด้วยกระบวนการที่ไม่โต้ตอบ ซึ่งรวมถึงการเพิ่มความแปรปรวน แต่ค่าทั่วไป โหมด จะไม่เปลี่ยนแปลง ดังนั้นระดับความยากสูงสุดจะเพิ่มขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป แต่เป็นผลพลอยได้ทางอ้อมของจำนวนสิ่งมีชีวิตทั้งหมดเท่านั้น กระบวนการสุ่มประเภทนี้เรียกอีกอย่างว่าการเดินสุ่มที่มีขอบเขต
ในสมมติฐานนี้ แนวโน้มที่ชัดเจนที่จะทำให้โครงสร้างของสิ่งมีชีวิตซับซ้อนขึ้นคือภาพลวงตา มันเกิดจากการจดจ่อกับสิ่งมีชีวิตขนาดใหญ่ที่มีความซับซ้อนสูงจำนวนน้อยซึ่งอาศัยอยู่ทางด้านขวาของการกระจายความซับซ้อนและละเว้นสิ่งที่เรียบง่ายและธรรมดากว่ามากสิ่งมีชีวิต แบบจำลองเชิงรับนี้เน้นว่าสปีชีส์ส่วนใหญ่เป็นโปรคาริโอตด้วยกล้องจุลทรรศน์ ซึ่งประกอบขึ้นเป็นประมาณครึ่งหนึ่งของชีวมวลของโลกและความหลากหลายทางชีวภาพส่วนใหญ่ของโลก ดังนั้น ชีวิตที่เรียบง่ายยังคงครอบงำโลก ในขณะที่ชีวิตที่ซับซ้อนดูมีความหลากหลายมากขึ้นเพียงเพราะความลำเอียงในการสุ่มตัวอย่าง
หากชีววิทยาไม่มีแนวโน้มทั่วไปต่อความซับซ้อน สิ่งนี้จะไม่ป้องกันการดำรงอยู่ของพลังที่ขับเคลื่อนระบบไปสู่ความซับซ้อนในกรณีย่อย แนวโน้มเล็กน้อยเหล่านี้จะถูกถ่วงดุลโดยแรงกดดันจากวิวัฒนาการอื่นๆ ที่ขับเคลื่อนระบบไปสู่สถานะที่ซับซ้อนน้อยกว่า
ระบบภูมิคุ้มกัน
ระบบภูมิคุ้มกันแบบปรับตัว (หรือที่เรียกว่าระบบภูมิคุ้มกันที่ได้มาหรือที่หายากกว่านั้น) คือระบบย่อยของระบบภูมิคุ้มกันทั่วไป ประกอบด้วยเซลล์และกระบวนการที่เชี่ยวชาญเป็นพิเศษเพื่อกำจัดเชื้อโรคหรือป้องกันการเจริญเติบโต ระบบภูมิคุ้มกันที่ได้รับเป็นหนึ่งในสองกลยุทธ์ภูมิคุ้มกันที่สำคัญในสัตว์มีกระดูกสันหลัง (อีกระบบหนึ่งคือระบบภูมิคุ้มกันโดยกำเนิด) ภูมิคุ้มกันที่ได้มาจะสร้างหน่วยความจำทางภูมิคุ้มกันหลังจากการตอบสนองเบื้องต้นต่อเชื้อโรคบางชนิดและนำไปสู่การตอบสนองที่เพิ่มขึ้นต่อการเผชิญหน้ากับเชื้อก่อโรคชนิดเดียวกันในภายหลัง กระบวนการสร้างภูมิคุ้มกันที่ได้รับนี้เป็นพื้นฐานของการฉีดวัคซีน เช่นเดียวกับระบบโดยกำเนิด ระบบที่ได้มานั้นไม่เพียงแต่ประกอบด้วยองค์ประกอบของภูมิคุ้มกันทางร่างกายเท่านั้น แต่ยังรวมถึงองค์ประกอบของภูมิคุ้มกันของเซลล์ด้วย
ประวัติคำศัพท์
เริ่มใช้คำว่า "adaptive" เป็นครั้งแรกใช้โดย Robert Good เกี่ยวกับการตอบสนองของแอนติบอดีในกบเป็นคำพ้องสำหรับการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันที่ได้มาในปี 1964 Goode ยอมรับว่าเขาใช้คำศัพท์แทนกันได้ แต่อธิบายเพียงว่าเขาต้องการใช้คำนี้มากกว่า บางทีเขาอาจกำลังคิดเกี่ยวกับทฤษฎีการสร้างแอนติบอดีที่ไม่น่าเชื่อในขณะนั้น ซึ่งพวกมันเป็นพลาสติกและสามารถปรับให้เข้ากับรูปร่างโมเลกุลของแอนติเจน หรือแนวคิดของเอ็นไซม์ที่ปรับเปลี่ยนได้ซึ่งการแสดงออกอาจเกิดจากสารตั้งต้นของพวกมัน วลีนี้ถูกใช้โดย Goode และนักเรียนของเขาเกือบทั้งหมด และโดยนักภูมิคุ้มกันวิทยาคนอื่นๆ ที่ทำงานเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตชายขอบจนถึงปี 1990 จากนั้นจึงใช้กันอย่างแพร่หลายร่วมกับคำว่า "ภูมิคุ้มกันโดยธรรมชาติ" ซึ่งกลายเป็นหัวข้อที่ได้รับความนิยมหลังจากการค้นพบระบบรับค่าผ่านทาง ในแมลงหวี่ ซึ่งก่อนหน้านี้เป็นสิ่งมีชีวิตชายขอบสำหรับการศึกษาภูมิคุ้มกันวิทยา คำว่า "adaptive" ที่ใช้ในวิทยาภูมิคุ้มกันเป็นปัญหาเนื่องจากการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันที่ได้รับสามารถปรับเปลี่ยนได้หรือปรับเปลี่ยนไม่ได้ในความหมายทางสรีรวิทยา อันที่จริง ทั้งการตอบสนองที่ได้มาและการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันสามารถปรับเปลี่ยนได้และไม่สามารถปรับตัวได้ในแง่ของวิวัฒนาการ หนังสือเรียนส่วนใหญ่ในปัจจุบันใช้คำว่า "adaptive" โดยเฉพาะ โดยสังเกตว่ามีความหมายเหมือนกันกับ "acquired"
การปรับตัวทางชีวภาพ
ตั้งแต่การค้นพบ ความหมายดั้งเดิมของภูมิคุ้มกันที่ได้มานั้นหมายถึงภูมิคุ้มกันที่จำเพาะต่อแอนติเจนโดยอาศัยการจัดเรียงตัวของโซมาติกใหม่ยีนที่สร้างตัวรับแอนติเจนที่กำหนดโคลน ในทศวรรษที่ผ่านมา คำว่า "การปรับตัว" ได้ถูกนำไปใช้กับการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันอีกประเภทหนึ่งมากขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งยังไม่เกี่ยวข้องกับการจัดเรียงยีนโซมาติกใหม่ ซึ่งรวมถึงการขยายตัวของเซลล์นักฆ่าตามธรรมชาติ (NK) ที่มีความจำเพาะของแอนติเจนที่ยังไม่สามารถอธิบายได้ การขยายตัวของเซลล์ NK ที่แสดงตัวรับที่เข้ารหัสด้วยเจิร์มไลน์ และการกระตุ้นเซลล์ภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดอื่นๆ ให้อยู่ในสถานะกระตุ้นที่ให้หน่วยความจำภูมิคุ้มกันระยะสั้น ในแง่นี้ ภูมิคุ้มกันแบบปรับตัวนั้นใกล้ชิดกับแนวคิดของ "สภาวะที่กระตุ้น" หรือ "ภาวะเฮเทอโรสเตซิส" มากขึ้น ดังนั้นจึงกลับไปสู่ความหมายทางสรีรวิทยาของ "การปรับตัว" ต่อการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อม พูดง่ายๆ ก็คือ วันนี้แทบจะมีความหมายเหมือนกันกับการปรับตัวทางชีวภาพ
