4839-1 (Исполнитель алгоритмов – человек), страница 3

Перераспределение крови

Рис. 6. Структура информационных и управляющих сигналов при жажде

Физико-химические реакции (клеточного метаболизма) осуществляются под управлением ферментов, структура которых записана в ДНК генов. Генетическая запись (информация) передаётся от ДНК к РНК, от РНК к белку, регулируя, помогая самоорганизовываться белковой структуре. Информация, записанная в виде последовательности нуклеотидов в ДНК гена, перезаписывается на молекулу РНК, а затем генерируется последовательность аминокислотных остатков, осуществляется синтез белка, создаётся первичная структура будущей молекулы белка и, наконец, определяется белковая структура, её функции. Синтез белка, клетки, клеточных структур - центральное событие в жизни организма. Считывание сообщений информационной РНК и их трансляция приводит к появлению в клетке молекул белка; информационные РНК способны кодировать белки.

Задачи и упражнения

ДНК человека можно представить себе как некоторое слово в алфавите Х={A, B, C, D}, где букве соответствует звено цепи ДНК (нуклеотид). Среднее число их равно примерно 1.510²³. Считая, что ядро каждой из примерно 10¹³ клеток человеческого тела является хранителем генетической информации, оценить объем информации в теле человека.

Ресурсы человеческого мозга рассчитаны на переработку информации в 16 бит в сек. Какое количество информации перерабатывает человек за свою жизнь, если переработка информации идёт непрерывно в течение средней продолжительности жизни, которую принять равной 70 лет.

Человек способен различать примерно 130 градаций яркости. Определить, сколько бит необходимо, чтобы их закодировать, т.е. какой минимальной разрядности комбинации битов нужны для этого?

Время t реакции испытуемого на выбор предмета из имеющихся N предметов линейно зависит от log₂N: t=200+180log₂N (мс). По аналогичному закону изменяется и время передачи информации в живом организме. Один из опытов по определению психофизиологических реакций человека состоял в том, что перед испытуемым большое количество раз зажигалась одна из n лампочек, которую он должен был указать. Оказалось, что среднее время, необходимое для правильного ответа испытуемого, пропорционально не числу n лампочек, а именно величине I определяемой по формуле Шеннона, где p_i - вероятность зажечь лампочку номер i. Проанализируйте этот факт и сделайте выводы о том, как можно использовать этот факт для понимания процесса передачи и количества передаваемой информации.

Для выживания человека необходимо условно 10³⁰ – 10⁴⁰ бит информации. Рост наследственной информации условно оценим в 10¹⁰ – 10²⁰ бит. Как и откуда может человек черпать недостающую информацию?

Мозг человека содержит около 10³⁰ синапсов. Чему равно примерно количество различных состояний мозга? Сравните его с числом всех атомов в наблюдаемой части Вселенной, оцениваемой как 10⁸⁰.

Исполнитель “Вычислитель” может выполнять следующие 4 команды: сложить(a,b,c) - найти сумму a+b и результат присвоить переменной c; вычесть(a,b,c) - выполнить c:=a—b; умножить(a,b,c) - c:=a*b; разделить(a,b,c) - c:=a/b. Записать наименьшую последовательность команд “Вычислителя” для того, чтобы вычислить значение функции y=[(x+2)²(x—2)—(x³— 6x²+12x—8)](x²+5x+6)/(x—2)+5/(x—4) в точках x=1 и x=5. Составить другую задачу для этого исполнителя. Модифицировать операционную среду исполнителя.

Исполнитель “Художник” имеет следующие команды: отрезок(a,b,c,d) - начертить отрезок соединяющий точку А(a;b) с точкой B(с;d) на плоскости; окружность(a,b,r) - начертить окружность радиуса r с центром в точке А(a;b); поднять - поднять (от бумаги) карандаш для рисования (закончить рисование); опустить - опустить карандаш на бумагу (начать рисование); раскрасить(a,b,s) - раскрасить внутреннюю фигуру (до ее границ), в которую попадает А(a;b) цветом номер s (s=1 - красный, s=2 - зеленый, s=3 - голубой, s=4 - желтый). Составить наименьшую последовательность команд для рисования квадрата (сторона - а см., левый нижний угол в О(0;0)) и окружности, вписанной в данный квадрат (его центр совпадает с центром квадрата), которые разделены на одинаковые четыре части и закрашиваются так, что два одинаковых цвета не соседствуют по некоторой протяжённой границе фигуры. Начальное положение “Художника” - начало координат, а его начальный “взгляд” в направление луча Оx (x>0). Составить задачу для этого исполнителя, модифицировать его операционную среду.

Исполнитель “Чертежник” может выполнять команды построения графиков: парабола(a,b,c) - параболы y=ax²+bx+c; прямая(a,b) – прямой y=ax+b. Составить наименьшую последовательность команд “Чертежника” для построения графиков функции y=x⁴+7x²+14, u=3t²+6, w=5s—6. Начальное положение “Чертежника” - начало координат, а его начальный “взгляд” - в направление луча Оx (x>0). Какую команду можно включить в операционную среду для решения этой задачи?

Исполнитель “Железнодорожник” может выполнить команды: расцепить(a,b,n,m,k) - расцепить поезд номер n в поезд номер m из a вагонов и в поезд номер k из b вагонов; удалить(n) - удалить поезд номер n, причем это возможно только тогда, когда в нем всего один вагон; определить(n,a) - определить число а вагонов поезда номер n. Записать минимум команд “Железнодорожника”, для удаления со станции поезда номер 23 состоящего из 11 вагонов.

Список литературы

Аткинсон Р. Человеческая память и процесс обучения. М.: Прогресс, 1980.

Амамия М., Танака Ю. Архитектура ЭВМ и искусственный интеллект. –М.: Мир, 1993.

Годфруа Ж. Что такое психология. В 2- томах. М.: Мир, 1992.

Информатика. Энциклопедический словарь для начинающих. Под ред. Поспелова Д.А., - М.: Педагогика-Пресс, 1994.

Казиев В.М. http://www.kaziev.by.ru.

Пекелис В. Маленькая энциклопедия о большой кибернетике. – М.: ДЛ, 1970.

Саган К. Драконы Эдема. М.: Знание, 1986.