перевод. Nature as Computation

Природа как вычислитель.

(есть мнение, что в этой статье network gene regulation – это из оперы «структура генной регуляции» == «граф генной регуляции» == «сеть генной регуляции»)

Биология систем требует систематического подхода с фокусировкой на взаимодействии сетей самих по себе, и на свойствах биологических систем, появляющихся благодаря этим интерактивным сетям. Поэтому, например, на уровне клеток, научные расследования различных органических компонент сфокусированы строго на 4-х различных независимых схем взаимодействия, основанных на 4-х различных биохимических структур: нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК), протеины, липиды, углеводы и прочие строительные единицы.

Взаимодействие генов с другими веществами в клетке в самых базовых схемах взаимодействия в организме называется схемой генной регуляции. Сети генной регуляции выполняют задачи обработки информации в рамках клетки, включая взаимодействие с другими клетками. Исследование современной схемы генного регулирования включает в себя качественные модели, такие как случайные и вероятностные булевы сети, асинхронные автоматы и сетевые идеи.

С другой точки зрения, вся система генной регуляции может быть представлена в виде компьютерной системы – «генный компьютер». Данная перспектива имеет потенциал к представлению сути как в компьютерном понимании человека, так и в природном понимании, как это создала природа. Существуют как большие сходства, так и большие различия между генным компьютером и электронным. Оба производят вычисления, хотя и генный компьютер в гораздо больших размерах. Тем не менее, в генном компьютере, молекулярные перемещения и движение ионов через электрохимический градиент заменяют компьютерные сети, случайная координация заменяет фиксированную временную синхронизацию, изменяемая структура заменяет жёсткую и каналы коммуникации создаются по мере надобности. Оба компьютера имеют пассивную память, однако генный компьютер не размещает её по умолчанию в конкретном, чётко описанном месте; к тому же, генный компьютер имеет динамичную память, в которой, например, транскрипционные подсхемы сохраняют выданное состояние. В генном компьютере надёжность достигается посредством различных средств, строгих правил отбора: нефункциональные процессы стремительно деградируют за счёт различных механизмов обратной связи или, на уровне клетки, не функционирующие клетки быстро убивает естественная гибель клетки (апоптозис), а на уровне организма, плохо функционирующие организмы быстро замещаются другими более успешными экземплярами. Наконец, в случае генного компьютера, разница между оборудованием и программным обеспечением пропадает: генная ДНК предоставляет и то, и другое – оборудование и цифровой код управления (программное обеспечение).