Dynamics of Complex Interconnected Systems: Networks and Bioprocesses

این جلد شامل مجموعه مقالات یک موسسه مطالعات پیشرفته ناتو (ASI) است که در گیلو، نروژ، 11 تا 21 آوریل 2005، هجدهمین ASI از مجموعه ای است که از سال 1971 هر دو سال یک بار برگزار می شود. هدف این ASI شناسایی بود. و در مورد زمینه هایی بحث کنید که در آن هم افزایی بین فیزیک مدرن و زیست شناسی ممکن است به بهترین نحو برای مطالعه فرآیندهای زیستی برای شناسایی مولکولی و شبکه هایی برای تبدیل واکنش های مولکولی به سیگنال های قابل استفاده و پاسخ های مناسب به کار گرفته شود. بسیاری از زمینه های تحقیقاتی با شبکه ها مواجه هستند. شبکه های ژنتیکی و متابولیکی نحوه تعامل پروتئین ها، سوبستراها و ژن ها را در یک سلول توصیف می کنند. شبکه های اجتماعی میزان تعامل بین افراد جامعه را تعیین می کند. اینترنت یک وب پیچیده از کامپیوترها است. سیستم های اکولوژیکی به بهترین وجه به عنوان شبکه ای از گونه ها توصیف می شوند. در بسیاری از موارد، شبکه‌های متقابل ویژگی‌های به‌اصطلاح ظهوری را نشان می‌دهند که هیچ یک از اجزای منفرد آن را ندارند. این بدان معنی است که دانش دقیق اجزا برای توصیف کل سیستم کافی نیست. کار اخیر نشان داده است که شبکه‌ها در طبیعت دارای ویژگی‌های به اصطلاح بدون مقیاس هستند و مدل‌سازی پویا شبکه نتایج غیرمنتظره‌ای مانند استحکام شگفت‌انگیز در برابر خرابی‌های تصادفی را نشان می‌دهد، خاصیتی که ریشه در توپولوژی ناهمگن آنها دارد. درک این پدیده‌ها و استفاده از آن‌ها در تشخیص و پاسخ به تهدیدات شیمیایی و بیولوژیکی مستلزم کاوش در طیف گسترده‌ای از ساختارهای شبکه است.

This volume comprises the proceedings of a NATO Advanced Study Institute (ASI) held at Geilo, Norway, 11-21 April 2005, the eighteenth ASI in a series held every two years since 1971. The objective of this ASI was to identify and discuss areas where synergism between modern physics and biology may be most fruitfully applied to the study of bioprocesses for molecular recognition, and of networks for converting molecular reactions into usable signals and appropriate responses. Many fields of research are confronted with networks. Genetic and metabolic networks describe how proteins, substrates and genes interact in a cell; social networks quantify the interactions between people in the society; the Internet is a complex web of computers; ecological systems are best described as a web of species. In many cases, the interacting networks manifest so-called emergent properties that are not possessed by any of the individual components. This means that the detailed knowledge of the components is insufficient to describe the whole system. Recent work has indicated that networks in nature have so-called scale-free characteristics, and the associated dynamic network modelling shows unexpected results such as an amazing robustness against accidental failures, a property that is rooted in their inhomogeneous topology. Understanding these phenomena and turning them to use in chemical and biological threat detection and response will require exploring a wide range of network structures as well.