Сложная системная биология ( CSB ) - это отрасль или подраздел математической и теоретической биологии, изобретенная Робертом Розеном и занимающаяся сложностью структуры и функций биологических организмов, а также возникновением и эволюцией организмов и видов с упором на взаимосвязь биологической сети и внутри нее , [1] [2] [3], а также при моделировании фундаментальных отношений, присущих жизни. [4]
По данным Baianu et al . CSB - это область, которая лишь частично пересекается с более традиционными концепциями теории сложных систем и системной биологии , потому что CSB занимается философией и человеческим сознанием. Более того, математика может моделировать широкий спектр сложных систем , но это, как утверждается, не имеет отношения к делу. [5]
Сложность организмов и биосферы
В биологии нет удовлетворительного определения сложности . [6] [7]
Согласно Розену, самые сложные системные модели не связаны с биологическими объектами, такими как геномы и организмы [3] [8], хотя биология успешно моделируется с 19 века. [9] [10]
Два подхода, основанные на теории информации и сетевой топологии / теории графов , были объединены для моделирования человеческого сознания . [5] [11]
Что касается онтологии (философской метафизики реальности), предполагается, что существует иерархия уровней сложности организации, отличная от реальности. [5] [12] [13]
Baianu et al . утверждают, что таксономические ранги, такие как порядок , семейство , род , вид и т. д., отражают иерархию уровней сложности организации в биологии. [5]
Из-за своей изменчивости, способности к исцелению и самовоспроизведению и так далее организмы определяются как « метасистемы » более простых систем в CSB. [5] [14] Метасистема - это система систем. [14] Аутопоэзис также моделирует такую биологическую систему систем, [15] однако, Baianu et al . утверждают, что в биологии метасистема не эквивалентна такой системе систем. [5] Они также утверждают, что она отличается от метасистемы, определенной в блоге Кента Д. Палмера [16] [17], потому что организмы отличаются от машин или роботов. [5] Если, согласно Хопкрофту и др ., Роботы или автоматы могут быть определены по пяти качествам: состояния, состояние запуска, входные и выходные наборы / алфавит и функция перехода, [18] организмы различны. [5]
Темы в сложной системной биологии
Ниже приводится список тем, охватываемых сложной системной биологией:
- Применимость квантовой теории к генетике. [19]
- Реляционная биология [4] [20] [21]
Смотрите также
- Сложность
- Комплексная система
- Биологическая система
- Динамическая система
- Теория динамических систем
- Возникновение
- Математическая и теоретическая биология
- Шаблонно-ориентированное моделирование
- Системная биология
- Теория систем
- Теория систем в антропологии
Заметки
- ^ Дональд Снукс, Грэм, "Общая теория сложных живых систем: изучение спроса со стороны динамики", Сложность , т. 13, вып. 6 июля / августа 2008 г.
- ^ Baianu, IC (2006). "Работа Роберта Розена и комплексная системная биология". Аксиоматы . 16 (1–2): 25–34. DOI : 10.1007 / s10516-005-4204-Z . S2CID 4673166 .
- ^ а б Розен, Р. (1958b). «Представление биологических систем с точки зрения теории категорий». Вестник математической биофизики . 20 (4): 317–341. DOI : 10.1007 / bf02477890 .
- ^ а б Розен, Р. (1958a). «Реляционная теория биологических систем». Вестник математической биофизики . 20 (3): 245–260. DOI : 10.1007 / bf02478302 .
- ^ Б с д е е г ч Baianu, IC; Brown, R .; Глейзбрук, Дж. Ф. (2007). «Категориальная онтология сложных пространственно-временных структур: возникновение жизни и человеческого сознания». Аксиоматы . 17 (3–4): 223–352. CiteSeerX 10.1.1.145.9486 . DOI : 10.1007 / s10516-007-9011-2 . S2CID 123179302 .
- ^ Боннер, JT 1988. Эволюция сложности посредством естественного отбора. Принстон: Издательство Принстонского университета.
- ^ Хейлиген, Фрэнсис (2008). «Сложность и самоорганизация». В Bates, Marcia J .; Маак, Мэри Найлс. Энциклопедия библиотечных и информационных наук. CRC. ISBN 978-0-8493-9712-7
- ^ ^ Хейлиген, Фрэнсис (2008). «Сложность и самоорганизация». В Bates, Marcia J .; Маак, Мэри Найлс. Энциклопедия библиотечных и информационных наук. CRC. ISBN 978-0-8493-9712-7
- ^ Томпсон, Д'Арси В., 1992. О росте и форме. Дуврский оттиск 1942 г., 2-е изд. (1-е изд., 1917). ISBN 0-486-67135-6
- ^ "абстрактная реляционная биология (ARB)". PlanetPhysics. Проверено 17 марта 2010.
- ^ http://hdl.handle.net/10101/npre.2011.6115.1 Уоллес, Родрик. Когда Spandrels становятся арками: нейронные перекрестные помехи и эволюция сознания. Доступно в Nature Precedings (2011)
- ^ Поли Р. (2001a). «Основные проблемы теории уровней реальности». Аксиоматы . 12 (3–4): 261–283. DOI : 10,1023 / A: 1015845217681 . S2CID 55743057 .
- ^ Поли Р. (1998). «Уровни». Аксиоматы . 9 (1-2): 197-211. DOI : 10.1007 / bf02681712 . PMID 8053082 .
- ^ a b Теория перехода метасистем , Валентин Турчин , Клифф Джослин , 1993-1997 гг.
- ^ Теория рефлексивных аутопоэтических систем
- ^ Метасистемная инженерия , Кент Д. Палмер, 1996
- ^ Hoff, MA, Roggia, KG, Менезес, PB: (2004). Композиция преобразований: каркас для систем с динамической топологией. Международный журнал вычислительной системы прогнозирования 14: 259–270
- ^ Джон Э. Хопкрофт , Раджив Мотвани , Джеффри Д. Ульман. 2000. Введение в теорию автоматов, языки и вычисления (2-е издание) Pearson Education. ISBN 0-201-44124-1
- ^ Розен, Р. 1960. (1960). «Теоретико-квантовый подход к генетическим проблемам». Вестник математической биофизики . 22 (3): 227–255. DOI : 10.1007 / BF02478347 .
- ^ Баяну, IC: 2006 (2006). "Работа Роберта Розена и комплексная системная биология". Аксиоматы . 16 (1–2): 25–34. DOI : 10.1007 / s10516-005-4204-Z . S2CID 4673166 .
- ^ Розен, Р .: 1958b (1958). «Представление биологических систем с точки зрения теории категорий». Вестник математической биофизики . 20 (4): 317–341. DOI : 10.1007 / BF02477890 .
Цитированные ссылки
- Баяну, И.К., Компьютерные модели и теория автоматов в биологии и медицине., Монография , глава 11 в М. Виттен (редактор), Математические модели в медицине , т. 7., Т. 7: 1513-1577 (1987), Pergamon Press: New York, (обновлено Сяо Чен Линем в 2004 г. ISBN 0-08-036377-6
- Реншоу, Э., Моделирование биологических популяций в пространстве и времени . КУБОК, 1991. ISBN 0-521-44855-7
- Роберт Розен, 1991, Сама жизнь: Комплексное исследование природы, происхождения и изготовления жизни , издательство Columbia University Press, посмертно опубликовано:
- Розен, Роберт. 1970. Теория динамических систем в биологии . Нью-Йорк, Wiley-Interscience. ISBN 0-471-73550-7
- Розен, Роберт. 2000, Очерки самой жизни , издательство Колумбийского университета.
- Розен, Роберт. 2003, " Системы прогнозирования ; философские, математические и методические основы ", издательство Rosen Enterprises.
дальнейшее чтение
- Общий список ссылок по теоретической биологии / математической биологии, включая обновленный список активно участвующих авторов .
- Список ссылок для приложений теории категорий в реляционной биологии .
- Обновленный список публикаций биолога-теоретика Роберта Розена
- Теория биологической антропологии (документы № 9 и 10 на английском языке)
- Проведение границы между теоретической и фундаментальной биологией , статья на форуме Исидро А.Т. Савилло
- Курата, Хироюки; Тайра, К; Китано, Х (1999). «Синтез и анализ биологической системы». Серия « Геномная информатика» (Sers 10): 352–353. OCLC 203735966 .