حلقات الملاحظات هي سمة أساسية للأنظمة التي تركز عليها هذه المقالة ، مثل النظم البيئية والكائنات الحية الفردية. كما أنها موجودة في العالم البشري والمجتمعات والمنظمات والأسر
تشتمل الأنظمة الاصطناعية من هذا النوع على روبوتات ذات أنظمة تحكم تستخدم ردود فعل سلبية للحفاظ على الحالات المرغوبة.
الميزات الرئيسية
في النظام التكيفي ، تتغير المعلمة ببطء وليس لها قيمة مفضلة. ومع ذلك ، في نظام التنظيم الذاتي ، تعتمد قيمة المعلمة على تاريخ ديناميكيات النظام. من أهم صفات أنظمة التنظيم الذاتي القدرة على التكيف مع حافة الفوضى ، أو القدرة على تجنب الفوضى. من الناحية العملية ، من خلال التوجه نحو حافة الفوضى دون الذهاب إلى أبعد من ذلك ، يمكن للمراقب أن يتصرف بشكل عفوي ، ولكن دون كوارث. لقد أثبت الفيزيائيون أن التكيف مع حافة الفوضى يحدث في جميع أنظمة التغذية الراجعة تقريبًا. دع القارئ لا يفاجأ بالمصطلحات الطنانة ، لأن مثل هذه النظريات تؤثر بشكل مباشر على النظريةالفوضى
التدريب العملي
Practopoiesis كمصطلح صاغه Danko Nikolic هو إشارة إلى نوع من نظام التكيف أو التنظيم الذاتي الذي يحدث فيه التكوين الذاتي للكائن الحي أو الخلية من خلال التفاعلات التماثلية بين مكوناته. هم منظمون في تسلسل هرمي شعري: مكون واحد يخلق آخر. تقترح النظرية أن الأنظمة الحية تعرض تسلسلًا هرميًا لأربع عمليات شعرية من هذا القبيل:
التطور (i) → التعبير الجيني (ii) → آليات الاستتباب غير المرتبطة بالجينات (anapoiesis) (iii) → وظيفة الخلية (iv).
Practopoesis يتحدى عقيدة علم الأعصاب الحديث من خلال القول بأن العمليات العقلية تحدث غالبًا على المستوى التفاعلي (3) ، أي أن العقول تنبثق من آليات الاستتباب السريع (التكيف). هذا يتناقض مع الاعتقاد السائد بأن التفكير مرادف للنشاط العصبي (وظيفة الخلية في المستوى الرابع).
يحتوي كل مستوى أدنى على معرفة أكثر عمومية من المستوى الأعلى. على سبيل المثال ، تحتوي الجينات على معرفة عامة أكثر من الآليات الحركية ، والتي بدورها تحتوي على معرفة عامة أكثر من وظائف الخلية. يسمح هذا التسلسل الهرمي للمعرفة للمستوى الحركي بتخزين المفاهيم الضرورية لظهور العقل مباشرةً.
نظام معقد
النظام التكيفي المعقد هو آلية معقدة لا يوفر فيها الفهم الكامل للأجزاء الفردية تلقائيًا فهمًا كاملاً للكلتصميمات. تعد دراسة هذه الآليات ، التي تعد نوعًا من مجموعة فرعية من الأنظمة الديناميكية غير الخطية ، متعددة التخصصات للغاية وتجمع بين المعرفة بالعلوم الطبيعية والاجتماعية لتطوير نماذج وتمثيلات على أعلى مستوى تأخذ في الاعتبار العوامل غير المتجانسة ، وانتقال الطور و الفروق الدقيقة الأخرى.
إنها معقدة من حيث أنها شبكات تفاعلية ديناميكية ، وعلاقاتها ليست مجموعات من كائنات ثابتة منفصلة ، أي أن سلوك المجموعة لا يمكن توقعه من خلال سلوك المكونات. إنها قابلة للتكيف في تلك السلوكيات الفردية والجماعية تتغير وتنظم ذاتيًا وفقًا لحدث صغير يبدأ التغيير أو مجموعة من الأحداث. إنها مجموعة ماكروسكوبية معقدة من الهياكل المجهرية المتشابهة نسبيًا وذات الصلة جزئيًا ، والتي تم تشكيلها للتكيف مع البيئة المتغيرة وتعزيز بقائها كبنية كبيرة.
التطبيق
مصطلح "أنظمة التكيف المعقدة" (CAS) أو علم التعقيد غالبًا ما يستخدم لوصف المجال الأكاديمي غير المحكم الذي نشأ حول دراسة مثل هذه الأنظمة. علم التعقيد ليس نظرية واحدة - فهو يغطي أكثر من إطار نظري وهو متعدد التخصصات للغاية ، ويسعى للحصول على إجابات لبعض الأسئلة الأساسية حول الأنظمة الحية والقابلة للتكيف والمتغيرة. تركز أبحاث CAS على الخصائص المعقدة والناشئة والماكروسكوبية للنظام. قال جون إتش هولاند إن CAS عبارة عن أنظمة ذات نطاق كبيرعدد المكونات ، التي يشار إليها غالبًا بالعوامل ، التي تتفاعل أو تتكيف أو تتعلم.
أمثلة
الأمثلة النموذجية للأنظمة التكيفية تشمل:
- مناخ ؛
- مدن ؛
- شركات ؛
- أسواق ؛
- حكومات ؛
- صناعة ؛
- النظم البيئية ؛
- شبكات التواصل الاجتماعي
- شبكات كهرباء
- قطيع من الحيوانات ؛
- تدفقات المرور ؛
- مستعمرات الحشرات الاجتماعية (مثل النمل) ؛
- الدماغ والجهاز المناعي
- خلايا وتطوير الجنين
لكن هذا ليس كل شيء. أيضًا ، يمكن أن تتضمن هذه القائمة الأنظمة التكيفية في علم التحكم الآلي ، والتي تكتسب شعبية متزايدة. المنظمات القائمة على مجموعات اجتماعية من الناس مثل الأحزاب السياسية والمجتمعات والمجتمعات الجيوسياسية والحروب والشبكات الإرهابية تعتبر أيضًا CAS. يُنظر أيضًا إلى الإنترنت والفضاء الإلكتروني ، المؤلَّف والمتعاون والمُدار بواسطة مجموعة معقدة من التفاعلات بين الإنسان والحاسوب ، على أنهما نظام تكيفي معقد. يمكن أن تكون CAS هرمية ، لكنها ستظهر دائمًا جوانب التنظيم الذاتي في كثير من الأحيان. وبالتالي ، يمكن تسمية بعض التقنيات الحديثة (على سبيل المثال ، الشبكات العصبية) بأنظمة معلومات ذاتية التعلم والضبط الذاتي.
الاختلافات
ما يميز CAS عن نظام متعدد الوكلاء (MAS) هو الانتباه إلى ميزات ووظائف المستوى الأعلى مثل التشابه الذاتي والتعقيد الهيكلي والتنظيم الذاتي. يتم تعريف MASكنظام يتكون من عدة عوامل متفاعلة ، بينما في CAS ، تكون العوامل والنظام متكيفين ، والنظام نفسه متشابه ذاتيًا.
CAS عبارة عن مجموعة معقدة من العوامل التكيفية المتفاعلة. وتتميز هذه الأنظمة بدرجة عالية من التكيف ، مما يجعلها مرنة بشكل غير عادي في مواجهة التغيير والأزمات والكوارث. يجب أن يؤخذ هذا في الاعتبار عند تطوير نظام التكيف.
خصائص مهمة أخرى هي: التكيف (أو الاستتباب) ، والتواصل ، والتعاون ، والتخصص ، والتنظيم المكاني والزماني والتكاثر. يمكن العثور عليها على جميع المستويات: تتخصص الخلايا وتتأقلم وتتكاثر مثلما تفعل الكائنات الحية الأكبر حجمًا. يحدث الاتصال والتعاون على جميع المستويات ، من الوكيل إلى مستوى النظام. يمكن في بعض الحالات تحليل القوى الدافعة للتعاون بين الوكلاء في مثل هذا النظام باستخدام نظرية اللعبة.
محاكاة
CAS هي أنظمة قابلة للتكيف. في بعض الأحيان يتم تصميمها باستخدام نماذج شبكة معقدة تعتمد على الوكيل. يتم تطوير تلك التي تعتمد على العوامل باستخدام طرق وأدوات مختلفة ، في المقام الأول عن طريق تحديد العوامل المختلفة داخل النموذج أولاً. تتضمن الطريقة الأخرى لتطوير نماذج CAS تطوير نماذج شبكة معقدة باستخدام بيانات التفاعل لمكونات CAS المختلفة ، مثل نظام الاتصال التكيفي.
في عام 2013أطلقت SpringerOpen / BioMed Central مجلة على الإنترنت مفتوحة الوصول حول نمذجة الأنظمة المعقدة (CASM).
الكائنات الحية هي أنظمة تكيفية معقدة. في حين أنه من الصعب تحديد مقدار التعقيد في علم الأحياء ، فقد أنتج التطور بعض الكائنات الحية المدهشة. أدت هذه الملاحظة إلى أن يكون المفهوم الخاطئ الشائع حول التطور تقدميًا.
السعي نحو التعقيد
إذا كان ما سبق صحيحًا بشكل عام ، فسيكون للتطور ميل قوي نحو التعقيد. في هذا النوع من العمليات ، ستزداد قيمة درجة الصعوبة الأكثر شيوعًا بمرور الوقت. في الواقع ، تشير بعض عمليات محاكاة الحياة الاصطناعية إلى أن توليد CAS هو سمة حتمية للتطور.
ومع ذلك ، يمكن أيضًا تفسير فكرة الاتجاه العام نحو التعقيد في التطور من خلال عملية سلبية. يتضمن ذلك زيادة التباين ، لكن القيمة الأكثر شيوعًا ، الوضع ، لا تتغير. وبالتالي ، يزداد مستوى الصعوبة الأقصى بمرور الوقت ، ولكن فقط كمنتج غير مباشر من إجمالي عدد الكائنات الحية. يسمى هذا النوع من العمليات العشوائية أيضًا بالمشي العشوائي المحدود.
في هذه الفرضية ، فإن الميل الواضح لتعقيد بنية الكائنات الحية هو وهم. ينشأ من التركيز على عدد صغير من الكائنات الحية الكبيرة شديدة التعقيد التي تعيش في الذيل الأيمن لتوزيع التعقيد ، وتجاهل الأبسط والأكثر شيوعًاالكائنات الحية. يؤكد هذا النموذج السلبي على أن الغالبية العظمى من الأنواع هي بدائيات النوى المجهرية ، والتي تشكل حوالي نصف الكتلة الحيوية في العالم والغالبية العظمى من التنوع البيولوجي للأرض. لذلك ، تظل الحياة البسيطة مهيمنة على الأرض ، بينما تبدو الحياة المعقدة أكثر تنوعًا فقط بسبب التحيز في أخذ العينات.
إذا كان علم الأحياء يفتقر إلى ميل عام نحو التعقيد ، فإن هذا لن يمنع وجود القوى التي تدفع الأنظمة نحو التعقيد في مجموعة فرعية من الحالات. سيتم موازنة هذه الاتجاهات الثانوية بضغوط تطورية أخرى تدفع الأنظمة نحو حالات أقل تعقيدًا.
جهاز المناعة
نظام المناعة التكيفي (المعروف أيضًا باسم الجهاز المناعي المكتسب ، أو نادرًا ، نظام المناعة المحدد) هو نظام فرعي لجهاز المناعة العام. يتكون من خلايا وعمليات متخصصة للغاية تقضي على مسببات الأمراض أو تمنع نموها. يعد نظام المناعة المكتسب إحدى استراتيجيتين رئيسيتين للمناعة في الفقاريات (الأخرى هي الجهاز المناعي الفطري). تخلق المناعة المكتسبة ذاكرة مناعية بعد استجابة أولية لمُمْرض معين وتؤدي إلى استجابة محسّنة للمواجهات اللاحقة مع نفس العامل الممرض. عملية المناعة المكتسبة هذه هي أساس التطعيم. مثل النظام الفطري ، لا يشتمل النظام المكتسب على مكونات المناعة الخلطية فحسب ، بل يشمل أيضًا مكونات المناعة الخلوية.
تاريخ المصطلح
تم تقديم مصطلح "التكيف" لأول مرةاستخدمه روبرت جود فيما يتعلق باستجابات الأجسام المضادة في الضفادع كمرادف للاستجابة المناعية المكتسبة في عام 1964. أقر غود بأنه استخدم المصطلحات بالتبادل ، لكنه أوضح فقط أنه يفضل استخدام المصطلح. ربما كان يفكر في النظرية غير المعقولة لتكوين الأجسام المضادة ، والتي كانت من البلاستيك ويمكن أن تتكيف مع الشكل الجزيئي للمستضدات ، أو مفهوم الإنزيمات التكيفية التي يمكن أن يكون تعبيرها ناتجًا عن ركائزها. تم استخدام العبارة بشكل حصري تقريبًا بواسطة Goode وطلابه والعديد من علماء المناعة الآخرين الذين يعملون على الكائنات الحية الهامشية حتى التسعينيات. ثم أصبح يستخدم على نطاق واسع بالاقتران مع مصطلح "المناعة الفطرية" ، والذي أصبح موضوعًا شائعًا بعد اكتشاف نظام مستقبلات تول. في ذبابة الفاكهة ، وهو كائن حي هامشي سابقًا لدراسة علم المناعة. يعد مصطلح "التكيف" كما هو مستخدم في علم المناعة مشكلة لأن الاستجابات المناعية المكتسبة يمكن أن تكون إما تكيفية أو غير قادرة على التكيف بالمعنى الفسيولوجي. في الواقع ، يمكن أن تكون كل من الاستجابات المكتسبة والاستجابات المناعية تكيفية وغير قابلة للتكيف بالمعنى التطوري. تستخدم معظم الكتب المدرسية اليوم مصطلح "التكيف" حصريًا ، مع ملاحظة أنه مرادف لكلمة "مكتسبة".
التكيف البيولوجي
منذ الاكتشاف ، أصبح المعنى الكلاسيكي للمناعة المكتسبة يعني مناعة خاصة بالمستضد تتوسطها عمليات إعادة ترتيب جسدية.الجينات التي تخلق مستقبلات المستضد التي تحدد الحيوانات المستنسخة. في العقد الماضي ، تم تطبيق مصطلح "التكيف" بشكل متزايد على فئة أخرى من الاستجابة المناعية التي لم ترتبط بعد بإعادة ترتيب الجينات الجسدية. وتشمل هذه توسع الخلايا القاتلة الطبيعية (NK) مع خصوصية مستضد غير مفسرة حتى الآن ، وتوسع الخلايا القاتلة الطبيعية التي تعبر عن مستقبلات مشفرة بالخط الجرثومي ، وتنشيط الخلايا المناعية الفطرية الأخرى إلى حالة نشطة توفر ذاكرة مناعية قصيرة المدى. وبهذا المعنى ، فإن المناعة التكيفية أقرب إلى مفهوم "الحالة المنشطة" أو "التغاير" ، وبالتالي تعود إلى المعنى الفسيولوجي "للتكيف" مع التغيرات البيئية. ببساطة ، يكاد يكون اليوم مرادفًا للتكيف البيولوجي.
