Эшель Бен-Джейкоб (полное имя Эшель Рафаэль Бен-Якоб Бреслав ; [2] Иврит : אשל רפאל בן-יעקב 13 апреля 1952 - 5 июня 2015), был физиком-теоретиком и экспериментатором в Тель-Авивском университете , обладателем Магической- Гласс кафедры физики сложных систем и научный сотрудник Центра теоретической биологической физики (CTBP) Университета Райса . В течение 1980-х он стал лидером в теории самоорганизации и формирования паттернов в открытых системах, позже распространив эту работу на адаптивные сложные системы и биосложности . В конце 1980-х он обратился к изучению бактериального Самоорганизация , он разработал новые виды бактерий, формирующих паттерны , став пионером в изучении бактериального интеллекта и социального поведения бактерий.
Эшель Рафаэль Бен-Якоб Бреслав | |
---|---|
Родившийся | |
Умер | 5 июня 2015 г. [1] | (63 года)
Национальность | Израиль |
Альма-матер | Тель-Авивский университет (бакалавр, магистр и доктор наук) |
Известен | Формирование паттернов и самоорганизация , интеллект роя , системная нейробиология : создание первого гибридного чипа нейро-памяти |
Награды | Премия Ландау за исследования (1986) [1] , Премия Siegle за исследования Израильской академии наук и гуманитарных наук (1996) [2] Премия Вейцмана в области точных наук (2013), [3] |
Научная карьера | |
Поля | Физика , биологическая физика , сложность и биосложность |
Учреждения | Мичиганский университет (1984–1989) Тель-Авивский университет (1986–2015) |
Заметки | |
Вице-президент (1998–2001) и президент (2001–2004) Израильского физического общества . Cavaliere dell'Ordine della Stella della solidarietà Italiana (с 2008 г.). |
Рождение и ранние годы
Эшель Бен-Джейкоб родился 13 апреля 1952 года в Хайфе, Израиль, в семье пионеров, иммигрировавших в Израиль в 1930-х годах. После окончания средней школы он поступил в Тель-Авивский университет для изучения физики и математики, а два года спустя был призван в ВМС Израиля. Он получил степень бакалавра, магистра наук. и большая часть его докторских исследований во время службы (1972–1980) сначала в отделе прогнозов погоды военно-морского флота, а затем в разведке ВМФ.
Академическое образование и карьера
Бен-Джейкоб получил степень бакалавра наук. степень (1975 г.) по физике Тель-Авивского университета, сертификат системного анализа (1976 г.) Техниона (Израильский технологический институт) и степень магистра наук. степень (1978 г.) (под руководством Ю. Имри ) и степень доктора философии по физике (1982 г.) (под руководством Ю. Имри и Д. Д. Бергмана) Тель-Авивского университета. После трех лет (1981–1984) постдокторских исследований в Институте теоретической физики Кавли в Санта-Барбаре он поступил на физический факультет Мичиганского университета (1984–1989). С 1986 года он является преподавателем Школы физики и астрономии Тель-Авивского университета (полный профессор с 1992 года и заведующий кафедрой Магуи-Гласса по физике сложных систем с 2003 года).
Бен-Джейкоб был вице-президентом (1998–2001) и президентом (2001–2004) Израильского физического общества. С 2005 года он был научным сотрудником Центра теоретической биологической физики Университета Райса. Он был избран в Американское философское общество в 2014 году в качестве международного члена класса физических наук. [3]
Вклад в физику
- Время жизни и динамика неравновесных состояний. [4] [5] [6] [7]
- Кулоновский эффект, кулоновская лестница и одноэлектронный транзистор. [8] [9] [10] [11] [12] [13]
- Квантовая динамика релятивистских солитонов. [14] [15] [16] [17] [18] [19]
- Солитон-опосредованное сворачивание белков. [20] [21] [22]
- Формирование паттернов и самоорганизация. [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31]
Вклад в биологическую физику
Социальное поведение бактерий
В начале 1990-х группа Бен-Джейкоба обнаружила два вида бактерий, формирующих паттерн [32] [33] [34] - Paenibacillus dendritiformis и Paenibacillus vortex (см. Также Paenibacillus ). Сочетая микробиологические эксперименты с физическими принципами самоорганизации и расширенного моделирования, [35] [36] [37] Бен-Джейкоб продвинул понимание того, что бактерии являются умными кооперативными организмами [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49], которые используют продвинутую коммуникацию для ведения сложной социальной жизни в больших и сложных колониях. Сложная химическая связь позволяет бактериям быстро адаптироваться к изменениям в окружающей среде, распределять задачи, «учиться на опыте», принимать решения и готовиться к будущему. 1 1 Бен-Якоба выдвинул идею бактериальным социального интеллекта и его группа разработала социальную оценку IQ бактерий в качестве сравнительного геномного инструмента для оценки генома потенциала бактерий для проведения успешного совместного и адаптируемого поведения, или социального поведения, в сложных условиях . 1
Мультиагентное роение
Вдохновленные наблюдениями Бен-Джейкоба о том, как бактерии могут спонтанно управлять своим движением во время коллективного роения, группы Т. Вичека и Бен-Джейкоба разработали простую модель, способную генерировать неравновесные состояния, которые нарушают обычные теоремы физики для состояний равновесия. [50] Эта работа привела к созданию новой области мультиагентного роения (роение интеллекта), предложенного для объяснения широкого спектра явлений, начиная от коллективной навигации (роения разума) бактерий [51] и амеб [52]. и насекомых , стайками птиц и косяками рыб, а также проектированием автономных транспортных средств, способных к функциональной самоорганизации даже при отсутствии всеведущего контроллера. Использование братоубийцы для борьбы с бактериями: в 2000 году группа Бен-Джейкоба обнаружила захватывающий феномен конкуренции между двумя колониями бактерий-братьев-сестер P. dendritiformis, прививаемых бок о бок. 1 Недавние исследования этого явления показали, что две колонии не только препятствовали росту друг друга на территории между ними, но и вызывали гибель этих клеток, близких к границе. 1 Используя методы молекулярной биологии в сочетании с новой информацией о секвенировании генома и биоинформатикой, они открыли новый токсин (летальный фактор родственников), который избирательно действует только на тот же бактериальный штамм. 1
Бактериальное принятие решения
Основываясь на понимании, которое он получил в результате исследований в области нейробиологии (принцип ингибирования ингибирования), Бен-Джейкоб и его сотрудники обнаружили, что гениальная схема состоит из стохастического переключателя, регулируемого таймером с адаптируемой тактовой частотой (которая регулируется стрессом клеток. ) через специальную схему принятия решений, состоящую из каскада запретов. Цепи принятия решений отдельных бактерий соединяются обменом химическими сообщениями между клетками, чтобы гарантировать коллективное решение на благо группы. 1 1
Системная нейробиология и чип нейро-памяти
Исследования Бен-Джейкоба в области нейробиологии направлены на то, чтобы упростить сложный поиск принципов кодирования информации, памяти и обучения. Он внес много уникальных вкладов в области системной нейробиологии и нейронных сетей, включая взаимосвязь между размером сети и ее синхронизированной активностью, [53] [54] [55] [56] [57] открытие скрытых корреляций нейронов , [58] ] [59] функционально-формальные отношения и взаимная синхронизация в сконструированных сетях, [60] [61] [62] влияние повреждения ДНК на сетевую синхронизацию, [63] нейроглиевую коммуникацию, [64] новое моделирование внутри- и межклеточная кальциевая динамика [65] [66] [67] с использованием нанотехнологий для сетевой инженерии 1, открытие и моделирование динамических мотивов (репертуара) связанных нейронных сетей, [68] [69] [70] разработка новый системный анализ активности нейронной сети ( анализ функциональной голографии ) [71], картирование и оценка эпилептических очагов [72] и многое другое. Тем не менее, разработка первого нейро- чипа памяти его докторантом, Итаем Баручи, является наиболее важным вкладом Бен-Джейкоба в системную нейробиологию . [73] В то время как предыдущие попытки были основаны на «обучении посредством вознаграждения» (усиление возбуждающих синапсов ) или «обучении посредством наказания» ( ингибирование возбуждающих синапсов), подход Баручи и Бен-Джейкоба был «обучением путем освобождения» или «подавлением торможения». "(угнетение тормозных синапсов). Это достижение было признано революционным открытием в системной нейробиологии, и в 2007 году оно было награждено SciAm 50 , премией Scientific American за 50 наиболее важных достижений во всех областях науки и технологий.
Иммунология
Вместе с Ируном Коэном из научного института Вейцмана Бен-Джейкоб учредил Инициативу иммунного развития (IDI) [4] , междисциплинарное исследовательское сотрудничество с участием иммунологов, физиков и врачей.
Эконофизика
В области анализа экономических систем он опубликовал новую количественную меру, индекс когезивной силы влияния индекса на хрупкость фондового рынка. [ необходима цитата ] , о поведении, сходном с эпилептическими припадками, на фондовом рынке США ; [74] и скрытый порядок в рыночном хаосе . [75] Он разработал новый класс сетей на основе корреляции, основанный на концепции частичных корреляций. Это привело к внедрению методологии сетей зависимостей . Применительно к фондовому рынку США он успешно раскрыл основу рынка, количественно продемонстрировав доминирование финансового сектора. [76]
Физическое образование
Будучи президентом Израильского физического общества (IPS), Бен-Джейкоб приложил усилия для привлечения подростков к физике, установив связи между учителями физики в средней школе и ISF (Израильский научный фонд). Он назначил директора средней школы Техилу Бен-Гай из Центра естественнонаучного образования HEMDA [5] секретарем ISF, и вместе они способствовали совместным ежегодным научным встречам между учителями физики средней школы и ISF, лекциям преподавателей в старших классах. студенты, посещение занятий в старших классах на физических факультетах и многое другое. Во время своего президентства он основал онлайн-журнал PhysicaPlus , единственный иврит-английский двуязычный научный журнал. Вместе с Техилой Бен-Гай и Хаимом Харари они инициировали двухлетний школьный курс по вычислительной науке (на иврите он называется MOAH, «мозг»), направленный на повышение творческих способностей школьников и их способности к совместной работе. Бен-Джейкоб входил в состав Исполнительного совета HEMDA [5], а с 2010 года он занимал должность председателя Консультативного совета по физическому образованию в высшей школе Министерства образования Израиля.
Книги
- Бен-Якоб, Термодинамика Эшеля , (на иврите, 322 страницы), Издательство Тель-Авивского университета (1980)
Патенты
- "Система и способ позиционирования клеток и определения их активности. Номер патента: 7684844; Дата выдачи: 23 марта 2010 г.
- «Электроника на основе ДНК» Номер патента: 7176482; Дата выдачи: 13 февраля 2007 г.
- «Контроль электрической активности тела с помощью магнитных полей» Номер патента: 7160240; Дата выдачи: 9 января 2007 г.
Рекомендации
- ^ "Райс оплакивает потерю физика Эшеля Бен-Джейкоба" . Новости и СМИ Университета Райса .
- ↑ Раввин Нахман из Бреслова
- ^ «Бен-Джейкоб Райс избран в Американское философское общество» . Новости и СМИ Университета Райса .
- ^ Инициатива развития Иммунная (IDI) архивации 2012-04-02 в Wayback Machine
- ^ a b http://www.hemda.org.il/english/template/default.asp?maincat=2&catId=10
Внешние ссылки
- Официальный веб-сайт
- Инициатива иммунного развития
- Бактериальное Искусство
- Реализация социального интеллекта бактерий
- Самые умные бактерии на земле
- Азартные игры на бактерии
- Центр научного образования HEMDA
- MOAH (мозг на иврите) Программа вычислительных наук в HEMDA
- Профессор Бан-Джейкоб: «Мои встречи с бактериями»
- Разум микробов