Information Thermodynamics on Causal Networks and its Application to Biochemical Signal Transduction

در این کتاب نویسنده فرمالیسم کلی از ترمودینامیک غیرتعادلی را با جریان‌های اطلاعاتی پیچیده ناشی از تعاملات بین سیستم‌های نوسانی متعدد ارائه می‌کند.
نویسنده با استفاده از یک نظریه گرافیکی ترمودینامیک تصادفی را با اطلاعات تعمیم داده است. او با مشخص کردن دینامیک غیرتعادلی توسط شبکه‌های علّی، تعمیم جدیدی از قانون دوم ترمودینامیک را با اطلاعاتی به دست آورده است که برای کلاس وسیعی از دینامیک‌های تصادفی مانند انتقال اطلاعات بین ذرات براونی متعدد، یک واکنش بیوشیمیایی خودمختار، و دینامیک پیچیده قابل استفاده است. کنترل بازخورد با تأخیر زمانی این مطالعه می تواند پیشرفت بیشتری در مطالعه شیطان ماکسول برای موارد خاص ایجاد کند.
به عنوان یک کاربرد برای این نتایج، انتقال اطلاعات و اتلاف ترمودینامیکی در انتقال سیگنال بیوشیمیایی مورد بحث قرار می‌گیرد. یافته های ارائه شده در اینجا می تواند یک رویکرد بیوفیزیکی جدید را برای درک پردازش اطلاعات در سیستم های زنده باز کند.

In this book the author presents a general formalism of nonequilibrium thermodynamics with complex information flows induced by interactions among multiple fluctuating systems.
The author has generalized stochastic thermodynamics with information by using a graphical theory. Characterizing nonequilibrium dynamics by causal networks, he has obtained a novel generalization of the second law of thermodynamics with information that is applicable to quite a broad class of stochastic dynamics such as information transfer between multiple Brownian particles, an autonomous biochemical reaction, and complex dynamics with a time-delayed feedback control. This study can produce further progress in the study of Maxwell’s demon for special cases.
As an application to these results, information transmission and thermodynamic dissipation in biochemical signal transduction are discussed. The findings presented here can open up a novel biophysical approach to understanding information processing in living systems.