SI: Swarm Intelligence

ژنتیک چیست؟

 

ژنتیک چیست؟ 

ژنتیک مطالعه ژن ها، تنوع ژنتیکی وراثتی در موجودات زنده می باشد. عموماً به عنوان یک شاخه از زیست شناسی محسوب می شود. اما اغلب به بسیاری از علوم انسانی متقابل است و به شدت با مطالعه سیستم های اطلاعاتی مرتبط می باشد.

پدر علم ژنتیک دانشمند قرن نوزدهم کشیک فرانسوی بنام گریگو مِندل می باشد. مِندل "وراثت صفات" را مطالعه کرد، الگوها در صفات به گونه ای است که از پدر و مادر به فرزندان منتقل می شود. او نشان داد که ارگانیسم ها (گیاهان نخود) صفات را به وسیله "واحد های ارثی  به ارث می برند. این اصطلاحِ واحدهای ارثی، هنوز هم مورد استفاده قرار می گیرد که بعضی از اوقات تعریف مبهمی از چیزی است که بنام ژن بیان می شود.(شکل 1)

 

شکل 1:ژن یک ناحیه از DNA می باشد که تابع را کدگذاری می کند. یک کروموزوم شامل رشته طولانی از DNA های حاوی ژن های متعدد می باشد. یک کروموزوم انسانی می تواند بالای 500 میلیون جفت پایه از DNA با هزاران ژن داشته باشد.

 

ارکان وراثت و مکانیزم های ارثی ملکولی ژن ها هنوز به عنوان اصول اولیه ژنتیک در قرن 21 محسوب می شوند، اما ژنتیک مدرن فراتر از ارث بری برای مطالعه توابع و رفتار ژن ها محسوب می باشد. ساختار عملکرد یک ژن، تنوع و توزیع در درون مفهوم سلول مورد مطاله قرار گرفته است، ارگانیسم (مثل نفوذ) در درون مفهوم جمعیت، مورد مطالعه قرار گرفته است. ژنتیک به زیر فیلدهایی اپی ژنتیک و ژنتیک جمعیت تقسیم می شود. ارگانسیم ها در حوزه وسیعی از زندگی از جمله آرکای، باکتری ها و اوکاریا مورد مطالعه قرار گرفته اند.

فرآیندهای ژنتیکی در ترکیب با یک محیط ارگانیسم و آزمایشات برای تأثیرگذاری بر توسعه و رفتار کار می کند و اغلب به عنوان طبیعت در مقابل پرورش شناخته می شود. محیط درون سلولی یا برون سلولی یک سلول یا ارگانیسم می تواند کپی ژن را فعال یا غیرفعال نماید. یک مثال کلاسیک از دو دانه ذرت با ژنتیک یکسان، یکی در آب و هوای معتدل و دیگری در آب و هوای خشک قرار داده می شود، در حالی که ارتفاع متوسط دو ساقه ذرت به لحاظ ژنتیکی به طور مساوی باشد، در محیط آب و هوای خشک به دلیل نداشتن آب و مواد مغذی در محیط، تنها به اندازه نصف ارتفاع ذرت در محیط آب و هوای معتدل رشد می کند.

[1]: https://en.wikipedia.org/wiki/Genetics


تاریخچه ژنتیک (History of Genetics)

 

تاریخچه ژنتیک

تاریخچه ژنتیک در دورۀ کلاسیک ترکیبی از دوران های هیپوکرات، ارسطو و اپیکورس می باشد. تاریخچه ژنتیک مدرن از کار کشیک فرانسوی بنام مِندل ژوهان گریگورآغاز شده است.(شکل 1) در واقع  مِندل کاشف علم ژنتیک می باشد. اولین کار در این عصر در سال 1866 توسط مِندل روی گیاه نخود انجام شده است. که به عنوان وراثت مِندلیان شناخته شده است. نظریه های وراثتی زیادی قرن ها قبل و چندین دهه بعد از کار مِندل گسترش یافته است.



                  شکل 1: تصویر مِندل ژوهان گریگو                      شکل 2: حشره دراسوفیلا مِلانوگَستر                    

                                                                                                سیستم خود سازمانی زیستی                   

 

در سال 1900 کار مِندل توسط هوگو د وریس، کارل کورنز و ایریچ وُن تچرمک کشف مجدد شد. تا سال 1915 اصول اساسی ژنتیک مِندلیان به وسیله انواع گوناگونی از ارگانیسم ها از جمله حشره دراسوفیلا مِلانوگَستر بکار برده شد.(شکل 2) با رهبری توماس هانت مُورگان و همکارانش در "دراسوفیلاستیک" و ژن شناسان مدل مِندلیان را توسعه دادند. که به طور گسترده ای در سال 1925 پذیرفته شد. در کنار کار تجربی، ریاضیدانان قالب کاری آماری ژنتیک جمعیت را توسعه دادند که منجر به بیان ژنتیک در درون تکامل شدند.

ژنتیک جمعیت یک زیر مجموعه ای از ژنتیک است که با ژنتیک های مختلف در درون و میان جمعیت در ارتباط می باشد، و بخشی از زیست شناسی تکاملی محسوب می شود. مطالعات در این شاخه از زیست شناسی پدیده هایی مانند سازگاری، شکل گیری و ساختار جمعیت را مورد بررسی قرار می دهد. [2]

با الگوهای اساسی از وراثت ژنتیک تخمین زده شده، بسیاری از زیست شناسان به محقق ماهیت فیزیکی ژن تبدیل شدند. در دهه 1940 تا اوایل دهه 1950، نتایج نشان می دهد که DNA به عنوان بخشی از کروموزوم ها، ژن ها را نگهداری می کند. یک تمرکز روی مدل ارگانیسم های جدید مانند ویروس ها و باکتری ها همچنین کشف ساختار مارپیچی دوتائی DNA در سال 1953 نشان گر ورود به دورۀ ژنتیک ملوکی می باشد.

در سال های بعد، شیمی دانها تکنیک هایی برای نظم دهی برای هر دو اسیدهای نوکلئیک و پروتئین ها را توسعه دادند. در حالی که دیگران ارتباط بین دو فرم ملکول های بیولوژیکی را استخراج کرده بودند. نظم دهی عبارت ژن یک موضوع اصلی در دهه 1960 تبدیل شد. تا دهه 1970 حالت های ژن از طریق مهندسی ژنتیک می توانست کنترل و اداره شود. در دهه آخر قرن بیستم زیست شناسان زیادی روی پروژه های ژنتیکی مقیاس بزرگ و توالی کامل ژنوم تمرکز کرده اند.

[2]: https://en.wikipedia.org/wiki/Population_genetics

 




هوش جمعی (Swarm Intelligence)

هوش جمعی (SI)

هوش جمعی رفتار گروهی از سیستم های غیر متمرکز و خود سازمان یافته طبیعی یا مصنوعی(شکل 1) می باشد. این مفهوم در زمینه هوش مصنوعی کاربرد دارد. هوش جمعی توسط ژراردو بِنی و جینگ وانگ در سال 1989 در زمینه رباتیک سلولی معرفی شد.


سیستم های هوش جمعی به طور معمول شامل یک جمعیت از محرک های ساده یا بویدس های (Boids) محاوره ای است که به طور محلی با یکدیگر و با محیط اطراف خود ارتباط برقرار می کنند. این سیستم های از طبیعت به خصوص از سیستم های بیولوژیکی الهام گرفته اند.

این محرک ها قوانین خیلی ساده ای را دنبال می کنند. اگر چه در این سیستم ها سازمان کنترلی متمرکز وجود ندارد که چگونگی رفتار محرک های فردی و تعاملات فردی را مدیریت کند ولی درجه تصادفی تعامل بین محرک ها منجر به ظهور "هوش" رفتار همگانی می شود که این امر برای محرک های فردی ناشناخته می باشد. مثال هایی از هوش جمعی در طبیعت، کلونی مورچه، دسته پرندگان، گله حیوانات، رشد باکتری، آموزش ماهی و اطلاعات میکروبی می باشد.

اگر این مفهوم برای ربات ها استفاده شود "ربات جمعی" نامیده می شود. در حالی که هوش جمعی شامل مجموعه گسترده تری از الگوریتم هاست. "پیش بینی جمعی" در زمینه پیش بینی حل مسئله مورد استفاده قرار می گیرد.


مدل های رفتار جمعی

مدل های رفتار جمعی شامل دو دسته Boids و ذرات خود مراقبتی (SPP) می باشد. در ادامه به تو