Исследование биологических объектов помогло лучше понять природу сложных систем

Специалисты Корнеллского университета (США) на основании моделирования биологических систем возрастом более 25 тыс. поколений выяснили, почему биологические сети образуют модули. Результаты их исследования помогают лучше понять природу сложных систем и могут оказать значительное влияние на развитие искусственного интеллекта.

Многие биологические объекты, от мозга до генной регуляторной сети (genetic regulatory network, GRN) имеют модульную структуру, т.е. плотны кластеры взаимосвязанных частиц. На протяжении многих лет биологи задавались вопросом, почему люди, бактерии и пр. организмы организуются в группы, но природа модульности так и не была раскрыта. В течение многих лет считалось, что модульные структуры могут быстрее реагировать на внешние изменения, и, следовательно, дополнительное преимущество в виде хорошей адаптируемости. Но объяснить природу модульности ученым удалось только сейчас. Как выяснилось, эволюция формирует модули не для высокой адаптивности, а потому, что модульная структура позволяет поддерживать меньше сетевых соединений, к тому же эти соединения более короткие. «Стоимость связи», более быстрые и дешевые соединения между всеми объектами структуры — причина создания модулей.

Полученные результаты помогут ученым объяснить структуру биологических сетей, не попадающим в категорию нейронных сетей, например сетей сосудов, сетей взаимодействия между протеинами, метаболических сетей и даже систем, спроектированных человеком, например Интернета.

Исследования проводились при финансовой поддержке Национального научного фонда США и Французского национального научно-исследовательского агентства. Результаты работы, описывающие теорию эволюционного происхождения модульности (The Evolutionary Origins of Modularity) опубликованы в Proceedings of the Royal Society.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365