AZ 
Şəbəkələrə gəldikdə, təbiətin bir üstünlüyü var
Nyu Meksiko Universiteti tərəfindən
Lisa Lock tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib
Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin
Kredit: Pixabay/CC0 İctimai Sahə
Şəbəkələr həm təbiətdə, həm də qida torları və gen tənzimləyici şəbəkələr kimi bioloji sistemlərdə, eləcə də elektrik şəbəkələrində göründüyü kimi mühəndislik sistemlərində mövcuddur. Təbii və mühəndislik sistemləri ümumi bir məqsədi – məlumat ötürmək üçün qarşılıqlı təsir göstərən komponentlər üçün mexanizm təmin etmək məqsədini bölüşsələr də, Nyu Meksiko Universitetinin rəhbərlik etdiyi bir komanda tərəfindən bu yaxınlarda dərc edilmiş tapıntılara görə, bir sistemin açıq bir üstünlüyə malik olduğu görünür. Bu halda, komanda şəbəkələrə gəldikdə təbiətin bunu ən yaxşı şəkildə etdiyini aşkar etdi.
Yeni tədqiqat təbii və süni şəbəkələri müqayisə edir
Nature Communications jurnalında dərc olunmuş “Şəbəkələrin Açıq Sistemlər Kimi Tezlik Reaksiyası” kitabının müəllifləri hazırda Kolorado Dövlət Universitetində təhsil alan keçmiş UNM aspirantı Əmirhüseynin Nəzəriyan; Florida Dövlət Universitetinin Malbor Asilani; Ekseter Universitetinin Melvin Tayloo; Hovard Universitetinin Vay Lim Ku və UNM-in mexanika mühəndisliyi professoru Françesko Sorrentinodur.
Sorrentino bildirib ki, bu tədqiqatı motivasiya edən əsas sual şəbəkənin strukturunun özünün siqnalların onun üzərindən necə keçdiyinə təsir edib-etməməsidir. Başqa sözlə, bəzi şəbəkələr təbii olaraq siqnalları daha yaxşı ötürür, digərləri isə onları boğmağa meyllidirmi?
Bu suala cavab tapmaq üçün Sorrentino və komandası şəbəkəyə daxil olan siqnalın sistemdə yayıldıqca nə qədər gücləndirildiyini və ya zəiflədiyini ölçməyə imkan verən riyazi bir çərçivə hazırladılar.
“Bu, bizə bir çox fərqli real dünya şəbəkələrini sistematik şəkildə müqayisə etməyə və onların strukturunun xarici girişlərə necə reaksiya verdiyini araşdırmağa imkan verdi”, – deyə o bildirib.
Niyə təbiət şəbəkələri siqnalları daha yaxşı ötürür
Sorrentino bildirib ki, nəticələr aydın idi və təbiət tərəfindən yaradılan sistemlərin bəzi açıq üstünlüklərə malik olduğunu aşkar edib. “Tədqiqatımız təbii və mühəndis şəbəkələri arasında təəccüblü bir fərq ortaya qoyur”, – deyə Sorrentino bildirib.
O, bu tapıntının yeni və diqqətəlayiq olsa da, məntiqi olduğunu söylədi. “Bir çox bioloji sistem siqnalların ötürülməsini asanlaşdıran şəkildə qurulub və bu, məntiqlidir, çünki bu sistemlərin düzgün işləməsi üçün səmərəli məlumat axını, enerji və ya tənzimləyici fəaliyyətdən asılıdır.”
Bunun əksinə olaraq, elektrik şəbəkələri kimi mühəndis sistemləri, siqnalların və pozuntuların gücləndirilməsini boğmaq üçün nəzərdə tutulur.
Sorrentino bildirib ki, “Bu sistemlərdə nəzarətsiz siqnal yayılması qeyri-sabitliyə və ya uğursuzluğa səbəb ola bilər. Bu fundamental fərqi müəyyən etmək, müxtəlif növ şəbəkələrin təbiətdəki təkamül təzyiqləri və ya mühəndislik dizaynındakı sabitlik tələbləri ilə necə formalaşdığını daha yaxşı başa düşməyimizə kömək edir.”
Bioloji şəbəkələr arasında paylaşılan strukturlar
O, ən təəccüblü tapıntılardan birinin bir çox bioloji şəbəkənin siqnal ötürülməsini təbii olaraq təşviq edən struktur xüsusiyyətə sahib olması olduğunu söylədi.
O izah etdi ki, bioloji şəbəkələr çox vaxt istiqamətləndirilmiş asiklik strukturlara yaxın şəkildə təşkil olunur, bu da siqnalların güclü geribildirim dövrələri olmadan üstünlük verilən istiqamətdə axmasına meylli olduğunu göstərir. Bu arxitektura təbii olaraq siqnalların sistem vasitəsilə yayılmasına üstünlük verir.
Sorrentino bildirib ki, “Bunu xüsusilə təəccübləndirən odur ki, bu cür strukturlar ekoloji qida şəbəkələrindən tutmuş hüceyrə tənzimləyici şəbəkələrinə qədər bir çox müxtəlif bioloji kontekstlərdə görünür. Bu, təkamülün müxtəlif bioloji təşkilat miqyaslarında siqnalları səmərəli şəkildə ötürən şəbəkə arxitekturalarına üstünlük verə biləcəyini göstərir.”
Mühəndislik təsirləri və real həyatda istifadə
O qeyd etdi ki, tədqiqatın maraqlı aspektlərindən biri də komandanın xətti sistemin müxtəlif tezliklərdə daxil olan siqnallara necə reaksiya verdiyini təsvir edən və UNM-də bakalavr mexanika mühəndisliyi tədris proqramında müntəzəm olaraq tədris olunan şəbəkələrin Bode qrafiklərini xarakterizə etməsidir.
Şəbəkələrin siqnalları necə ötürdüyünü və ya blokladığını anlamağa yönəlmiş bu tədqiqatın bir neçə real tətbiqi var. Məsələn, elektrik şəbəkələrində mühəndislər şəbəkədə yayılan və genişmiqyaslı qəzalara səbəb olan nasazlıqların qarşısını almaq istəyirlər.
“Çərçivəmiz siqnal gücləndirməsini boğan struktur xüsusiyyətləri müəyyən etməyə kömək edir və gələcək şəbəkə dizaynı və dayanıqlıq strategiyalarına təsir göstərə bilər”, – deyə o bildirib.
Bioloji sistemlərdə siqnalları səmərəli şəkildə ötürmək qabiliyyəti çox vaxt vacibdir.
Sorrentino bildirib ki, “Məsələn, gen tənzimləyici şəbəkələri genlər arasında tənzimləyici məlumat ötürməlidir, qida şəbəkələri isə enerji və biokütləni ekosistemlər vasitəsilə ötürür. Siqnal yayılmasını təşviq edən və ya maneə törədən struktur nümunələrini müəyyən etməklə, işimiz bu mürəkkəb sistemlərin necə işlədiyini anlamaq üçün yeni bir yol təqdim edir.”
Şəbəkə elmi tədqiqatları üçün növbəti addımlar
Karyerası nəzarət nəzəriyyəsinin müxtəlif aspektlərinə və tətbiqlərinə, eləcə də şəbəkə sistemlərinin necə işlədiyinə yönəlmiş Sorrentino (o, 2020-ci ildə dərman çatdırılması ilə bağlı layihəyə görə Milli Səhiyyə İnstitutlarının “Cəngavər” mükafatına layiq görülmüşdür) bildirib ki, bu hazırkı tədqiqat gələcək tədqiqatlar üçün bir neçə maraqlı istiqamət açır.
O, növbəti vacib addımlardan birinin şəbəkələr zamanla inkişaf etdikdə və ya əlaqələri dinamik şəkildə uyğunlaşdıqda siqnal yayılmasının necə dəyişdiyini öyrənmək olduğunu söylədi.
Sorrentino bildirib ki, “Beyin şəbəkələrindən tutmuş infrastruktur sistemlərinə qədər bir çox real dünya sistemləri daim bağlantılarını dəyişir və bunun siqnal ötürülməsinə necə təsir etdiyini anlamaq vacib bir problemdir”.
