Математика раскрывает секреты обратной связи живых клеток

Поддержание идеальной стабильности на основе отрицательной обратной связи – базовый элемент электрических контуров; однако до сих пор оставалось загадкой, как это удаётся делать живым клеткам.

Небольшой Lego-робот Мустафы Хаммаша увлечён игрой в гляделки с книгой, которую держат в 30 см перед ним. Хаммаш сдвигает книгу вперёд, и робот сразу же начинает жужжать своими четырьмя колёсами, чтобы следовать за ней; он придвигает книгу поближе, и робот отскакивает назад, оставаясь на расстоянии в 30 см от книги. Хаммаш прижимает машину очёшником, наклоняет стол под углом, заменяет колёса на другие, на 30% больше – и каждый раз робот восстанавливает буферную зону в 30 см между книгой, и вновь начинает смотреть на неё.

Странная способность робота подстраивать своё местоположение даёт ему то, что биологи называют устойчивой идеальной адаптацией.

«Когда движение заканчивается, никаких ошибок не наблюдается, — сказал Хаммаш, специалист по теории управления из шведского государственного технологического института в Цюрихе. — Это идеальная адаптация; она идеально поддерживает расстояние».

Будь это индустриальные управляющие системы, или живая природа, отрицательная обратная связь (ООС) – вездесущая стратегия, помогающая системам справляться с возмущениями.

«Люди замечали наличие таких систем обратной связи в физиологии с тех пор, как начали изучать физиологию», — говорит Ноа Олсман, специалист по теории управления из Гарвардского университета.

Гомеостаз, саморегуляция биологических систем, удерживает многие физиологические параметры, к примеру, температуру тела, давление и уровень глюкозы в крови, в чётких рамках – бежим ли мы марафон, ныряем ли с аквалангом или устраиваем себе непрерывный просмотр сериалов на весь день.

И не зря: «Если бы жизнь не могла реагировать на изменения и обучаться, она бы долго не протянула», — сказал Олсман.

Подробнее
Пожалуйста, оцените статью:
Пока нет голосов
Источник(и):

Хабр