Kuşlardan galaksilere, sürülerin nehirleri ve gölleri vardır ve nehirler ve göllerde Ta
Sınırları olmayan bilim
Biz bilginin taşıyıcılarıyız
Refah zamanı
Bugün göndereceğiz Yabancı Dil Öğretimi ve Araştırma Basın Sağlanan yüksek kaliteli popüler bilim kitapları " Beyin okuma çağına yaklaşmak .
"Beyin Okuma Çağına Yaklaşmak", beyin bilimi ve psikoloji üzerine son teknoloji bir bilgi bilimi kitabı olan "Selected Series of" Scientific American "da yayınlanan son kitaptır. Rahat ve esprili sözler sizi beyninizin harika dünyasına götürecek ve iç sesinizi dinleyecektir. Kafanızdaki düşüncelerin saklanacak yeri yok mu? Yeni beyin tarama teknolojisi, beyin aktivite modellerini gerçek zamanlı olarak okuyabilir mi? Beyin ne kadar büyükse o kadar iyi mi? Elektrik şokları hafızayı gerçekten geliştirebilir mi? Beynin evrimi için ne bedel ödeyeceğiz? İlham nedir ve gerçekten işe yarayacak mı? Yaşam ortamı figürü etkileyebilir mi? Parayı bilinçsizce düşünmek bile insanları bencil yapabilir mi? İstifçilik aynı zamanda bir akıl hastalığı mı? Çin Bilimler Akademisi'nden akademisyen Ouyang Ziyuan bir önsöz yazdı ve ciddiyetle tavsiye etti.
Giriş metni
Aşağıdaki makaleyi dikkatlice okuduğunuz, makalenin sonunda ortaya çıkan soruları düşünün ve yorum alanına İnteraktif: Cevabınız formatında bir mesaj bırakın, ödül kazanma şansınız olacak!
Yazar: Chris Budd
Çeviri: loulou
Gözden Geçiren: Hiçbir Şey
Gökyüzünde uçan büyük bir sığırcık grubunun muhteşem görüntüsünden daha etkileyici bir şey yoktur. Binlerce birey, sanki birleşik ve koordine edilmiş bir akışkan organizma oluşturmuş gibi birlikte hareket eder. Peki her sığırcık nereye gideceğini nereden biliyor, performansı kim yönetecek?
Cevap "hiç kimse" dir. Sığırcıkların dansı ortaya çıkan bir davranıştır. Böylesine büyük ölçekli bir etki, bireyin kendi davranışından çok, sistemdeki tüm bireylerin etkileşiminden kaynaklanmaktadır. Ortaya çıkma, karmaşık sistemlerin tipik bir özelliğidir. Karmaşık bir sistemde kolektif davranış, sistemin çeşitli bölümlerinin davranışından farklıdır.
Hayat için dans
Bu davranışların çoğu, kartallar gibi avcılarla savaşmak için gelişti. Bu kuş grubu bazı küçük kuşlardan oluşsa da, toplu davranışlarının onlardan çok daha büyük bir etkiye sahip olduğu görülmektedir. Bu genellikle yırtıcı kartalın başının dönmesine ve saldırıyı kesintiye uğratmasına neden olur. Sürünün davranışı sığırcıkların etkileşim biçimine göre belirlenir. Her sığırcık, genel akışa uygun olarak, bazı kuşlara yaklaşmak ve diğer kuşlardan uzak durmak gibi, etrafındaki kuşlarla başa çıkmak için kendi "kurallarına" sahiptir. Bu kuralların birleşimi, kuş grubu davranışının ortaya çıkmasını sağlamıştır.
Balık okullarında da, özellikle avcılardan kaçınmaya çalıştıklarında benzer toplu davranışlar görüyoruz. Tehdit edildiğinde, balık sürüsü kendisini bir topun içine koyacaktır ki bu gerçekten iyi bir yoldur, çünkü herhangi bir 3 boyutlu balık sürüsü, toptan daha geniş bir yüzey alanına sahip olacak ve böylece avcılar için daha geniş bir saldırı alanı sağlayacaktır. Sığırcık gibi, balıkların eylemleri koordine edilmiş gibi görünmektedir, böylece tüm balık sürüleri hayatta kalma şanslarını en üst düzeye çıkarabilir, ancak durum böyle değildir. Balık sürüsünün küresel şekli, her balığın kendi güvenliğini sağlamak için okulda saklanmak için çabalamasının bir sonucudur. Bu durumda, bireyin bencil davranışı, her birey için iyi olan ortaya çıkan bir forma yol açar.
Birçok hayvan benzer kolektif davranışlar sergiler. Termitler, arılar, sığır sürüleri ve tren istasyonları ve stadyumlar gibi halka açık yerlerdeki insanların hepsi bu tür davranışlar sergiler.
Doğanın ortaya çıkışı
Ortaya çıkan davranış başka sistemlerde de mevcuttur ve bu sistemlerin çeşitli bileşenlerinin kendi bilinçleri veya bilince benzer herhangi bir şeyi yoktur. Leoparlardan zebralara ve kaplanlardan kelebeklere ve böceklere kadar pek çok hayvanın derileri benzer şekilde ortaya çıkar. 1940'larda, büyük Alan Turing (bilgisayarlar ve kod çözme ile ünlü) hayvan desenleri üzerine ilk matematiksel araştırmayı gerçekleştirdi ve hayvan derisinin desenlerinin reaksiyon difüzyon mekanizması tarafından üretildiğini keşfetti.
Turing'in modelinde, hayvan derisindeki iki madde yayılır ve birbiriyle reaksiyona girer ve maddelerin difüzyonunu ve reaksiyonunu tanımlamak için diferansiyel denklemler kullanılabilir. Bu denklemlerin çözümleri çok düzenli bir model gösteriyor. Bu difüzyon reaksiyonu mekanizması, hayvanların derisinde ortaya çıkan desenleri analiz etmek ve neden lekeler ve çizgiler desenleri olduğunu açıklamak için kullanılabilir. Bu modeller de öngörücüdür ve önemli bir matematiksel sonuç, benekli hayvanların çizgili kuyruklara sahip olabileceği, ancak çizgili hayvanların benekli kuyruklara sahip olmamasıdır.
Bu tembel küçük yavru kedinin karnında benekler var, ancak vücudunun çoğu çizgili olduğu için matematiksel hesaplamalara göre kuyruğunda lekeler olması imkansız.
Bununla birlikte, benekli gövde ve çizgili kuyruğun aynı anda var olmasına izin verilir.
Aşağıdaki model, Dictyostelium discoideum tarafından üretilen vorteks dalgası dediğimiz bir başka difüzyon reaksiyon mekanizması durumudur. Bu kalıbı oluşturma süreci, matematiksel bir formül ve hücresel otomat adı verilen matematiksel bir sistem kullanılarak simüle edilebilir.
Ortaya çıkan fenomenler de çok büyük ölçeklerde var: örneğin, sarmal galaksi yapısı birçok yıldız arasındaki karmaşık etkileşimlerin sonucudur.
Normal koşullar altında, ortaya çıkan davranış, tek bir bireyin davranışından "daha basittir". Sıvı en iyi örnek olabilir. Su gibi sıvıların hareketi, milyonlarca ayrı molekülün etkileşiminin sonucudur, ancak makroskopik olarak, aynı zamanda basitçe tek yönde sabit bir akış olarak da görülebilir. Bu basitlik, sıvıları tanımlamak için basit matematiksel kurallar kullanmamıza izin verir ve ayrıca sıvıları davranışlarına göre basitçe sınıflandırabiliriz.
Hücresel otomata
Hücresel otomata, fizik, kimya ve biyolojide yaygın olarak kullanılmaktadır. Hayvan kürkü üzerindeki desenlerden bakteriyel enfeksiyonlara kadar çeşitli doğal olayları simüle etmek için kullanılır. Ayrıca örgü konularında geniş bir uygulama alanına sahiptirler.
Bir sıra hücreden oluşan tek boyutlu bir hücresel otomat alın ve her hücre bir sayı içerir. Sabit bir zaman aralığında, her hücredeki sayı belirli bir kurala göre değişir (genellikle bitişik hücrelerdeki sayıya bağlı olarak). 0 ve 1. satırlarla başlayabiliriz, örneğin:
Bunun ilk nesil olduğunu düşünüyoruz. Şimdi ikinci nesli aşağıdaki basit kurallara göre oluşturun:
1. İlk sayıyı 1 ve son sayıyı 0 olarak tutun
2. Bir hücrenin her iki yanındaki hücrelerdeki sayılar aynıysa, bu hücredeki sayıları 0 ile değiştirin, aksi takdirde 1 ile değiştirin
Benzetme yaparak, üçüncü ve dördüncü nesilleri vb. Yaratabilirsiniz.
(Terminolojiye aşina olanlar için, bir hücredeki yeni sayı, önceki neslin bitişik hücresinin XOR'udur.)
Bu örnekten, basit bir kuralın bile karmaşık bir model oluşturabileceği açıktır. Her bir hücreyi 0 ile beyaza ve her bir hücreyi siyaha 1 ile boyarsak, deseni daha iyi görebiliriz. Yukarıdaki örnek biraz değiştirilirse: ilk satır ortada yalnızca bir siyah hücre (tekli 1) içeriyorsa, yukarıdaki kuralın ilk 15 nesli aşağıdaki gibidir:
Kuralı takip etmeye devam edersek aşağıdaki grafik görünecektir. Oldukça zengin bir yapıya sahiptir. Aslında Sierpinski contası denen fraktal bir yapıdır ve aynı yapıyı gitgide daha küçük ölçeklerde tekrar eder.
Mathematica matematik yazılımının mucitlerinden biri olan Stephen Wolfram, tek boyutlu hücresel otomata için birçoğu çok karmaşık modellere yol açabilen bir dizi farklı kural önerdi. Yukarıdakiler, Wolfram'ın 90. kuralıdır. Aşağıdaki resim, Kural 30'un ilk 15 neslidir:
30. kuralı uygulamaya devam edersek, aşağıdaki kalıbı alacağız, bu kalıbın yapısal karmaşıklığı açıktır. Solda çok düzenli göründüğünü belirtmekte fayda var, ancak sağı gördüğümüzde bu kural ortadan kalkıyor ve gördüğümüz şey kaotik bir model.
Wolfram, tek boyutlu hücresel otomatı dört kategoriye ayırır: durağan, periyodik, kaotik ve karmaşık. Doğada deniz kabukları gibi çok benzer desenler gördüğümüzü belirtmekte fayda var. Aşağıda, Wolfram'ın 30. kuralına çok benzeyen bir desene sahip konik bir kabuğun fotoğrafı bulunmaktadır. Muhtemelen, bu kabuk modelinin oluşumuna benzer kurallar neden olmaktadır.
Ne ortaya çıkıyor
Ortaya çıkan davranışlar hakkında pek çok makale yazıldı ve bazı insanlar bazı teoriler öne sürdüler. Bazı insanlar, karmaşık bir sistemin çeşitli bileşenlerinin rastgele etkileşimi nedeniyle her zaman düzen olacağını söyler. Bu tür bir karmaşık sistem üzerine kendi araştırmam, bunun durumdan çok uzak olduğunu gösteriyor Basit sıralı kalıplar ortaya çıkabilse de, genellikle düzensizliği görmek daha yaygındır.
Orijinal adres:
https://plus.maths.org/content/selfish-herd
Etkileşim sorunu
[Etkileşim sorusu: Çok sayıda bireyden oluşan bir sistem hangi ilginç fenomenleri üretir?
Lütfen kesinlikle takip edin Etkileşim: Soruların yanıtları Etkileşime katılmak için yorum alanına bir mesaj bırakın. Gereksinimleri karşılamayanlar geçersizdir.
Bu perşembe öğlen 12'den itibaren numarayı seven ilk üç arkadaş bizden bir kitap alacak.
Editör: loulou
En Yeni 10 Popüler Makale
Görüntülemek için başlığa tıklayın
1. Fizik yasaları size aşk gerçeğinin ne kadar acımasız olduğunu söyler!
2. Yeşim İmparatoru stratosferde mi yoksa troposferde mi yaşıyor?
3. Cam küre içindeki desen nasıl girdi? Çocukluğun gizemini okuduktan sonra nihayet çözüldü
4. Taklit etmeyin! Mikrodalgaya iki üzüm koyun, evinizi yakar
5. 100 yıldır yıldızlara bakmak
6. Bunu bilmeyin, "Dolaşan Dünya" yı anladığınızı söylemeyin
7. Toplu olarak elmas nasıl yapılır
8. Yang-Mills teorisi ne diyor? Bu Yang Zhenning'in katkısı neden Nobel Ödülü'nün ötesinde?
9. Tuvalette kağıt olmaması nasıl önlenir? Bu makaleyi okuduktan sonra anlayacaksınız
10. Newton'un tabut tahtası tutulamadığında, lütfen kendinizi savunmak için bu şeyi teklif edin!
