MatlabTips

🔵پیچیدگی: ورود به دورانی جدید🔵

یکی از بزرگترین سوالات علم این است: چگونه زندگی بر روی زمین بوجود آمد؟ پیچیدگی و نظم عجیبی که در زیست شناسی میبینیم چگونه ممکن است ناشی از قوانین کور فیزیک باشد؟ تصور اینکه برخورد و واکنش برخی مواد شیمیایی با هم منجر به ایجاد موجودات زنده شود حتی برای قوی ترین مخیله هم دشوار است! برخی آن را به این شبیه می دانند که انتظار داشته باشیم وقتی طوفانی شده و قطعات فلز و چوب و پلاستیک به هوا برخاسته شده ناگهان یک هواپیمای بوئنینگ ۷۴۷ سر هم شده و بر زمین بنشیند! احتمال چنین رخدادی آنقدر پایین است که تنها یک ابله می تواند فکر کند که می تواند منتظر چنین چیزی باشد.

دانش امروز با تمام پیشرفت هایش و پیش بینی های دقیق از سطح زیر اتمی تا خود جهان هستی هنوز نتوانسته است جواب قانع کننده ای برای «پیدایش خود به خود» (abiogenesis) پیدا کند. با این حال دانش پیچیدگی (complexity science) کاملا دست خالی هم نیست. پیش از این در مورد اینکه چطور پیچیدگی می تواند از دل سادگی ایجاد شود پست هایی نوشتم. یکی از بزرگترین تغییرات در تصور ما از فیزیک بخصوص وقتی به تعداد زیادی از ذرات و اجزا اعمال می شود چیزی فراتر از یک فرایند کور است! ترمودینامیک کلاسیک اما چنین نظری ندارد: از دیدگاه ترمودینامیک رفتار دینامیکی تعداد زیادی ذره در کنار هم چیزی جز آشوب و در هم برهمی و بی نظمی نیست. با این حال چنین ادعایی در نهایت دچار مشکلات اساسی شد که راه را برای سرفصل جدیدی از ترمودینامیک باز کرد: ترمودینامیک غیر تعادلی (nonequilibrium thermodynamics)!

ایلیا پریگوژین (Ilya Prigogine) فیزیکدان و برنده ی نوبل شیمی روسی-بلژیکی از پیشگامان ترمودینامیک غیر تعادلی بود. او برای اولین بار توجه ها را به سمت فیزیک متفاوت سیستم های غیر تعادلی معطوف کرد. اما سیستم غیر تعادلی چه سیستمی است؟ برای درک بهتر باید ابتدا به سیستم های تعادلی توجه کنیم: چنین سیستم هایی با محیطشان تعاملی از انرژی یا ماده ندارند و سیستم در تعادل یا «بدون تغییر» است! یک تکه سنگ یا گازی که در یک محفظه محبوس شده است سیستم تعادلی است با این حال تقریبا تمام طبیعت و بخصوص حیات یک سیستم کاملا غیر تعادلی است. بدن ما مداوم در حال تعامل انرژی و ماده با محیط پیرامون است ما غذا میخوریم نفس میکشیم عرق و مدفوع میکنیم! تمام سیستم های زنده بسیار از تعادل فاصله دارند. پریگوژین از اصطلاح «سیستم های اتلافی» (dissipation systems) برای چنین پیکربندی هایی از ماده استفاده میکرد. اما این تنها اول ماجراست! ویژگی های خاص چنین سیستم هایی جهانی غنی از ابزارهای ریاضی به همراه می آورد که به ما نشان می دهد چگونه پیچیدگی می تواند از فرآیند بسیار ساده ایجاد شود.

در دهه ی ۸۰ میلادی تا به امروز بسیاری از دانشمندان علوم کامپیوتر از چنین ابزارهایی برای خلق آن چه امروز انقلاب هوش مصنوعی می شناسیم که همه را شگفت زده کرده است، استفاده کرده اند. مدل های انرژی (energy based model) و مدل های پخش (diffusion models) امروزه قادر به مدل کردن پیچیده ترین داده های تصویر و ویدیو هستند. دلیل چنین قدرتی بیشتر از حقه های مهندسی اساس ریاضی ترمودینامیک غیر تعادلی است که در قسمت های بعدی بیشتر به آن می پردازیم!

ما در زمانه ای بسیار هیجان انگیز هستیم ایده های مرکزی علم پیچیدگی ،ابزار های محاسباتی و سخت افزار ها همگی دست به دست هم داده تا پیچیده ترین سوالات را روشن کنند! شاید صد سال دیگر برای یک فرد عادی عجیب نباشد اگر فکر کند حیات بر روی زمین ناشی از فرایند های خود به خودی باشد اگر بداند که ریاضیات چه می تواند بیافریند!

www.tgoop.com/matlabtips/1766

230 viewsRohola Zandie, edited  Oct 24 at 01:08

🔵پیچیدگی: ورود به دورانی جدید🔵

یکی از بزرگترین سوالات علم این است: چگونه زندگی بر روی زمین بوجود آمد؟ پیچیدگی و نظم عجیبی که در زیست شناسی میبینیم چگونه ممکن است ناشی از قوانین کور فیزیک باشد؟ تصور اینکه برخورد و واکنش برخی مواد شیمیایی با هم منجر به ایجاد موجودات زنده شود حتی برای قوی ترین مخیله هم دشوار است! برخی آن را به این شبیه می دانند که انتظار داشته باشیم وقتی طوفانی شده و قطعات فلز و چوب و پلاستیک به هوا برخاسته شده ناگهان یک هواپیمای بوئنینگ ۷۴۷ سر هم شده و بر زمین بنشیند! احتمال چنین رخدادی آنقدر پایین است که تنها یک ابله می تواند فکر کند که می تواند منتظر چنین چیزی باشد.

دانش امروز با تمام پیشرفت هایش و پیش بینی های دقیق از سطح زیر اتمی تا خود جهان هستی هنوز نتوانسته است جواب قانع کننده ای برای «پیدایش خود به خود» (abiogenesis) پیدا کند. با این حال دانش پیچیدگی (complexity science) کاملا دست خالی هم نیست. پیش از این در مورد اینکه چطور پیچیدگی می تواند از دل سادگی ایجاد شود پست هایی نوشتم. یکی از بزرگترین تغییرات در تصور ما از فیزیک بخصوص وقتی به تعداد زیادی از ذرات و اجزا اعمال می شود چیزی فراتر از یک فرایند کور است! ترمودینامیک کلاسیک اما چنین نظری ندارد: از دیدگاه ترمودینامیک رفتار دینامیکی تعداد زیادی ذره در کنار هم چیزی جز آشوب و در هم برهمی و بی نظمی نیست. با این حال چنین ادعایی در نهایت دچار مشکلات اساسی شد که راه را برای سرفصل جدیدی از ترمودینامیک باز کرد: ترمودینامیک غیر تعادلی (nonequilibrium thermodynamics)!

ایلیا پریگوژین (Ilya Prigogine) فیزیکدان و برنده ی نوبل شیمی روسی-بلژیکی از پیشگامان ترمودینامیک غیر تعادلی بود. او برای اولین بار توجه ها را به سمت فیزیک متفاوت سیستم های غیر تعادلی معطوف کرد. اما سیستم غیر تعادلی چه سیستمی است؟ برای درک بهتر باید ابتدا به سیستم های تعادلی توجه کنیم: چنین سیستم هایی با محیطشان تعاملی از انرژی یا ماده ندارند و سیستم در تعادل یا «بدون تغییر» است! یک تکه سنگ یا گازی که در یک محفظه محبوس شده است سیستم تعادلی است با این حال تقریبا تمام طبیعت و بخصوص حیات یک سیستم کاملا غیر تعادلی است. بدن ما مداوم در حال تعامل انرژی و ماده با محیط پیرامون است ما غذا میخوریم نفس میکشیم عرق و مدفوع میکنیم! تمام سیستم های زنده بسیار از تعادل فاصله دارند. پریگوژین از اصطلاح «سیستم های اتلافی» (dissipation systems) برای چنین پیکربندی هایی از ماده استفاده میکرد. اما این تنها اول ماجراست! ویژگی های خاص چنین سیستم هایی جهانی غنی از ابزارهای ریاضی به همراه می آورد که به ما نشان می دهد چگونه پیچیدگی می تواند از فرآیند بسیار ساده ایجاد شود.

در دهه ی ۸۰ میلادی تا به امروز بسیاری از دانشمندان علوم کامپیوتر از چنین ابزارهایی برای خلق آن چه امروز انقلاب هوش مصنوعی می شناسیم که همه را شگفت زده کرده است، استفاده کرده اند. مدل های انرژی (energy based model) و مدل های پخش (diffusion models) امروزه قادر به مدل کردن پیچیده ترین داده های تصویر و ویدیو هستند. دلیل چنین قدرتی بیشتر از حقه های مهندسی اساس ریاضی ترمودینامیک غیر تعادلی است که در قسمت های بعدی بیشتر به آن می پردازیم!

ما در زمانه ای بسیار هیجان انگیز هستیم ایده های مرکزی علم پیچیدگی ،ابزار های محاسباتی و سخت افزار ها همگی دست به دست هم داده تا پیچیده ترین سوالات را روشن کنند! شاید صد سال دیگر برای یک فرد عادی عجیب نباشد اگر فکر کند حیات بر روی زمین ناشی از فرایند های خود به خودی باشد اگر بداند که ریاضیات چه می تواند بیافریند!

BY MatlabTips