Loop umpan balik adalah fitur utama dari sistem yang menjadi fokus artikel ini, seperti ekosistem dan organisme individu. Mereka juga ada di dunia manusia, komunitas, organisasi, dan keluarga.
Sistem buatan semacam ini mencakup robot dengan sistem kontrol yang menggunakan umpan balik negatif untuk mempertahankan status yang diinginkan.
Fitur Utama
Dalam sistem adaptif, parameter berubah perlahan dan tidak memiliki nilai yang disukai. Namun, dalam sistem yang mengatur sendiri, nilai parameter tergantung pada riwayat dinamika sistem. Salah satu kualitas terpenting dari sistem pengaturan diri adalah kemampuan untuk beradaptasi dengan tepi kekacauan, atau kemampuan untuk menghindari kekacauan. Praktis berbicara, dengan menuju ke tepi kekacauan tanpa melangkah lebih jauh, pengamat dapat bertindak secara spontan, tetapi tanpa bencana. Fisikawan telah membuktikan bahwa adaptasi ke tepi kekacauan terjadi di hampir semua sistem umpan balik. Biarlah pembaca tidak kaget dengan istilah-istilah yang sok, karena teori-teori seperti itu secara langsung mempengaruhi teorikekacauan.
Praktopoesis
Practopoiesis sebagai istilah yang diciptakan oleh Danko Nikolic adalah referensi untuk semacam sistem adaptif atau self-regulating di mana autopoiesis suatu organisme atau sel terjadi melalui interaksi allopoetic antara komponen-komponennya. Mereka diatur dalam hierarki puitis: satu komponen menciptakan komponen lainnya. Teori tersebut menyatakan bahwa sistem kehidupan menunjukkan hierarki empat operasi puitis seperti itu:
evolusi (i) → ekspresi gen (ii) → mekanisme homeostatis yang tidak berhubungan dengan gen (anapoiesis) (iii) → fungsi sel (iv).
Practopoesis menantang doktrin ilmu saraf modern dengan menyatakan bahwa operasi mental sebagian besar terjadi pada tingkat anapoetik (iii), yaitu, bahwa pikiran muncul dari mekanisme homeostatik (adaptif) yang cepat. Ini kontras dengan kepercayaan yang dipegang secara luas bahwa berpikir identik dengan aktivitas saraf (fungsi sel pada tingkat iv).
Setiap tingkat yang lebih rendah berisi pengetahuan yang lebih umum daripada tingkat yang lebih tinggi. Misalnya, gen mengandung lebih banyak pengetahuan umum daripada mekanisme anapoetik, yang pada gilirannya mengandung lebih banyak pengetahuan umum daripada fungsi sel. Hirarki pengetahuan ini memungkinkan tingkat anapoetik untuk secara langsung menyimpan konsep-konsep yang diperlukan untuk munculnya pikiran.
Sistem kompleks
Sistem adaptif yang kompleks adalah mekanisme kompleks di mana pemahaman yang sempurna dari bagian-bagian individu tidak secara otomatis memberikan pemahaman yang sempurna dari keseluruhandesain. Studi tentang mekanisme ini, yang merupakan semacam subset dari sistem dinamis non-linier, sangat interdisipliner dan menggabungkan pengetahuan ilmu alam dan sosial untuk mengembangkan model dan representasi tingkat tertinggi yang mempertimbangkan faktor heterogen, transisi fase dan nuansa lain.
Mereka kompleks karena merupakan jaringan interaksi dinamis, dan hubungan mereka bukan kumpulan objek statis yang terpisah, yaitu, perilaku ensemble tidak diprediksi oleh perilaku komponen. Mereka adaptif dalam perilaku individu dan kolektif yang bermutasi dan mengatur diri sendiri sesuai dengan peristiwa mikro yang memulai perubahan atau serangkaian peristiwa. Mereka adalah kumpulan makroskopik kompleks dari struktur mikro yang relatif mirip dan sebagian terkait, dibentuk untuk beradaptasi dengan lingkungan yang berubah dan meningkatkan kelangsungan hidup mereka sebagai struktur makro.
Aplikasi
Istilah "sistem adaptif kompleks" (CAS) atau ilmu kompleksitas sering digunakan untuk menggambarkan bidang akademik yang terorganisir secara longgar yang telah berkembang di sekitar studi sistem semacam itu. Ilmu kompleksitas bukanlah teori tunggal - ia mencakup lebih dari satu kerangka teoretis dan sangat interdisipliner, mencari jawaban atas beberapa pertanyaan mendasar tentang sistem yang hidup, dapat beradaptasi, dan berubah. Penelitian CAS berfokus pada sifat kompleks, muncul, dan makroskopik dari suatu sistem. John H. Holland mengatakan bahwa CAS adalah sistem yang memilikijumlah komponen, sering disebut sebagai agen, yang berinteraksi, beradaptasi, atau belajar.
Contoh
Contoh tipikal sistem adaptif meliputi:
- iklim;
- kota;
- perusahaan;
- pasar;
- pemerintah;
- industri;
- ekosistem;
- jejaring sosial;
- jaringan listrik;
- kumpulan hewan;
- arus lalu lintas;
- koloni serangga sosial (misalnya semut);
- otak dan sistem kekebalan tubuh;
- sel dan embrio yang sedang berkembang.
Tapi bukan itu saja. Juga, daftar ini dapat mencakup sistem adaptif dalam sibernetika, yang semakin populer. Organisasi berdasarkan kelompok sosial orang seperti partai politik, komunitas, komunitas geopolitik, perang dan jaringan teroris juga dianggap CAS. Internet dan dunia maya, yang tersusun, berkolaborasi, dan dikelola oleh serangkaian interaksi manusia-komputer yang kompleks, juga dipandang sebagai sistem adaptif yang kompleks. CAS dapat bersifat hierarkis, tetapi CAS akan selalu lebih sering menunjukkan aspek pengorganisasian diri. Dengan demikian, beberapa teknologi modern (misalnya, jaringan saraf) dapat disebut sebagai sistem informasi belajar mandiri dan penyesuaian diri.
Perbedaan
Yang membedakan CAS dari sistem multi-agen murni (MAS) adalah perhatian pada fitur dan fungsi tingkat atas seperti kesamaan diri, kompleksitas struktural, dan pengaturan mandiri. MAS didefinisikansebagai sistem yang terdiri dari beberapa agen yang berinteraksi, sedangkan di CAS agen dan sistem bersifat adaptif, dan sistem itu sendiri serupa.
CAS adalah kumpulan kompleks dari agen adaptif yang berinteraksi. Sistem seperti itu dicirikan oleh tingkat adaptasi yang tinggi, yang membuatnya sangat tangguh dalam menghadapi perubahan, krisis, dan bencana. Ini harus diperhitungkan ketika mengembangkan sistem adaptif.
Sifat penting lainnya adalah: adaptasi (atau homeostasis), komunikasi, kerja sama, spesialisasi, organisasi dan reproduksi spasial dan temporal. Mereka dapat ditemukan di semua tingkatan: sel berspesialisasi, beradaptasi, dan berkembang biak seperti organisme yang lebih besar. Komunikasi dan kolaborasi terjadi di semua level, dari level agen hingga level sistem. Kekuatan yang mendorong kerjasama antar agen dalam sistem seperti itu dalam beberapa kasus dapat dianalisis menggunakan teori permainan.
Simulasi
CAS adalah sistem yang dapat beradaptasi. Terkadang mereka dimodelkan menggunakan model jaringan berbasis agen dan kompleks. Yang berdasarkan agen dikembangkan menggunakan berbagai metode dan alat, terutama dengan terlebih dahulu mengidentifikasi berbagai agen dalam model. Metode lain untuk mengembangkan model untuk CAS melibatkan pengembangan model jaringan yang kompleks dengan menggunakan data interaksi dari berbagai komponen CAS, seperti sistem komunikasi adaptif.
Tahun 2013SpringerOpen / BioMed Central telah meluncurkan jurnal online akses terbuka tentang pemodelan sistem kompleks (CASM).
Organisme hidup adalah sistem adaptif yang kompleks. Sementara kompleksitas sulit diukur dalam biologi, evolusi telah menghasilkan beberapa organisme yang menakjubkan. Pengamatan ini telah menyebabkan kesalahpahaman umum tentang evolusi menjadi progresif.
Berjuang untuk kerumitan
Jika hal di atas secara umum benar, evolusi akan memiliki kecenderungan kuat menuju kompleksitas. Dalam jenis proses ini, nilai tingkat kesulitan yang paling umum akan meningkat seiring waktu. Memang, beberapa simulasi kehidupan buatan menunjukkan bahwa generasi CAS adalah fitur evolusi yang tak terhindarkan.
Namun, gagasan tentang kecenderungan umum menuju kompleksitas dalam evolusi juga dapat dijelaskan dengan proses pasif. Ini termasuk meningkatkan varians, tetapi nilai yang paling umum, mode, tidak berubah. Dengan demikian, tingkat kesulitan maksimum meningkat dari waktu ke waktu, tetapi hanya sebagai produk tidak langsung dari jumlah total organisme. Jenis proses acak ini juga disebut jalan acak terbatas.
Dalam hipotesis ini, kecenderungan yang jelas untuk memperumit struktur organisme adalah ilusi. Ini muncul dari berkonsentrasi pada sejumlah kecil organisme besar, sangat kompleks yang menghuni ekor kanan distribusi kompleksitas, dan mengabaikan yang lebih sederhana dan jauh lebih umum.organisme. Model pasif ini menekankan bahwa sebagian besar spesies adalah prokariota mikroskopis, yang membentuk sekitar setengah dari biomassa dunia dan sebagian besar keanekaragaman hayati bumi. Oleh karena itu, kehidupan sederhana tetap dominan di Bumi, sedangkan kehidupan kompleks tampak lebih beragam hanya karena bias pengambilan sampel.
Jika biologi tidak memiliki kecenderungan umum terhadap kompleksitas, ini tidak akan mencegah keberadaan kekuatan yang mendorong sistem menuju kompleksitas dalam subset kasus. Tren kecil ini akan diimbangi oleh tekanan evolusioner lain yang mendorong sistem menuju keadaan yang tidak terlalu rumit.
Sistem kekebalan tubuh
Sistem imun adaptif (juga dikenal sebagai sistem imun didapat atau, lebih jarang, sistem imun spesifik) adalah subsistem dari sistem imun umum. Ini terdiri dari sel dan proses yang sangat khusus yang menghilangkan patogen atau mencegah pertumbuhannya. Sistem kekebalan yang didapat adalah salah satu dari dua strategi kekebalan utama pada vertebrata (yang lainnya adalah sistem kekebalan bawaan). Imunitas yang didapat menciptakan memori imunologis setelah respons awal terhadap patogen tertentu dan mengarah pada peningkatan respons terhadap pertemuan berikutnya dengan patogen yang sama. Proses kekebalan yang didapat ini adalah dasar dari vaksinasi. Seperti sistem bawaan, sistem yang didapat tidak hanya mencakup komponen imunitas humoral, tetapi juga komponen imunitas seluler.
Sejarah istilah
Istilah "adaptif" pertama kali diperkenalkandigunakan oleh Robert Good dalam kaitannya dengan respons antibodi pada katak sebagai sinonim untuk respons imun yang didapat pada tahun 1964. Goode mengakui bahwa dia menggunakan istilah itu secara bergantian, tetapi hanya menjelaskan bahwa dia lebih suka menggunakan istilah itu. Mungkin dia sedang memikirkan teori pembentukan antibodi yang saat itu tidak masuk akal, di mana mereka adalah plastik dan dapat beradaptasi dengan bentuk molekul antigen, atau konsep enzim adaptif yang ekspresinya dapat disebabkan oleh substratnya. Ungkapan itu digunakan hampir secara eksklusif oleh Goode dan murid-muridnya, dan oleh beberapa ahli imunologi lain yang bekerja pada organisme marginal sampai tahun 1990-an. Kemudian menjadi banyak digunakan dalam hubungannya dengan istilah "kekebalan bawaan", yang menjadi topik populer setelah penemuan sistem reseptor Tol. di Drosophila, yang sebelumnya merupakan organisme marginal untuk studi imunologi. Istilah "adaptif" seperti yang digunakan dalam imunologi bermasalah karena respon imun yang didapat dapat berupa adaptif atau maladaptif dalam arti fisiologis. Memang, respons yang didapat dan imun dapat adaptif dan non-adaptif dalam pengertian evolusi. Sebagian besar buku teks saat ini menggunakan istilah "adaptif" secara eksklusif, dengan catatan bahwa itu identik dengan "diperoleh".
Adaptasi biologis
Sejak penemuan itu, arti klasik dari imunitas didapat menjadi imunitas spesifik antigen yang dimediasi oleh penataan ulang sistem somatik.gen yang membuat reseptor antigen yang mendefinisikan klon. Dalam dekade terakhir, istilah "adaptif" telah semakin diterapkan pada kelas lain dari respon imun yang belum dikaitkan dengan penataan ulang gen somatik. Ini termasuk perluasan sel pembunuh alami (NK) dengan spesifisitas antigen yang belum dapat dijelaskan, perluasan sel NK yang mengekspresikan reseptor yang dikodekan germline, dan aktivasi sel kekebalan bawaan lainnya menjadi keadaan teraktivasi yang menyediakan memori kekebalan jangka pendek. Dalam pengertian ini, kekebalan adaptif lebih dekat dengan konsep "keadaan teraktivasi" atau "heterostasis", sehingga kembali ke makna fisiologis "adaptasi" terhadap perubahan lingkungan. Sederhananya, hari ini hampir identik dengan adaptasi biologis.
