I609: I -路易斯•m•罗查复杂系统研讨会

2020年春季

教练: 路易斯•m•罗查,中心的社会和生物医学的复杂性,Luddy信息学、计算和工程和认知科学项目,雷竞技官方网站下载

上课地点和时间:周四,01:10-3:40点,在线

课程描述

描述:一个复杂的系统是任何系统大量的交互组件(代理、流程等)的总活动是非线性(不是可诱导的合计的个别组件)的活动,通常展品层次选择压力下自组织。等相互作用组成的网络系统可以单独或一起研究多元动态定义它们。在前一种情况中,重点是网络的图结构通常在网络科学追求,而动力系统理论着重于后者。理解复杂系统网络化是关键解决人类面临的一些最棘手的问题,从发现大脑如何连接,想法和行为来自动态检测和防止错误信息的传播在人口或不健康的行为。但研究复杂系统的需要结构和动力学的理解通常在不可分离的多级信息交互,选择,和集体动力操作。的确,在多尺度建模网络变量之间的交互操作是一个重要的能力有效的干预措施在复杂系统————例如细胞过程和基因调控的动态web,大脑的复杂的布线,人类的行为模式,以及社会团体的行动,自然环境,组织和经济和科学本身。在所有这些系统,映射、分析、建模和可视化基础网络是不可或缺的步骤理解它们是如何工作的。科学的复杂性也一定基于跨学科研究,这样团队的科学家可以最有效地方法所有这些系统的一般特征以及所需的特定的方法来测量和模型。

目的:这次研讨会的目的是提出并讨论了历史,复杂系统的方法和影响;我们覆盖关键文献以及该领域的最新进展。

控制论和信息

豪尔赫•路易斯•博尔赫斯。[1941]。巴别塔图书馆》。
豪尔赫•路易斯•博尔赫斯。[1941]。小径分岔的花园。
布伦纳,悉尼。[2012]。“历史的科学。生命科学的革命”。科学338年(6113):1427 - 8。
布伦纳,悉尼。[2012]。”图灵纪念:生命的代码脚本。自然482年(7386)(2月22日):461 - 461。
科布,马修。[2013]。”1953:当基因成为“信息”。”细胞153年(3):503 - 506。
格莱克,j . [2011]。信息:一个历史,一个理论,洪水。兰登书屋。第八章。
海姆,密度[1991]。控制论群体。麻省理工学院出版社。章:1、2、11和12所示。
可选

麦克洛克、w和w·皮特[1943],”一个逻辑微积分思想内在的神经活动”。通讯的数学生物物理学5:115 - 133。
Searls David b . [2010]。”生物信息学的根源”。PLoS计算生物学6(6):e1000809。

讨论讲座:罗查,L.M. [2021]博尔赫斯,图灵计算机罗查,L.M. [2021]信息罗查,L.M. [2021]控制论、信息,Biocomplexity,进化,冯·诺依曼和基因

系统科学、组织、预测和限制

阿什比,得到[1956]。介绍了控制论查普曼&大厅,伦敦,第1章。全本书可用电子。(替代的位置)
Klir, G.J. [2001]。方面的系统科学。不可靠的人。章:1、2、3、8、11。
罗森,r . [1986]。“一些评论系统和系统理论”。Int。j .通用系统,13:1 o3。
冯·福斯特把H。,P. M. Mora and L. W. Amiot [1960]. "世界末日:公元2026年11月13日,星期五。”科学132年(3436):1291 - 5。
韦弗,w . [1948]。“科学和复杂性”。美国科学家,36(4):536 - 44。(PMID: 18882675)
维格纳,密纹唱片[1960],”数学在自然科学的合理有效性”。理查德柯朗在纽约大学数学科学发表演讲,1959年5月11日。纯:通讯。。数学。,13:1 - 14。
讨论讲座:罗查,L.M. [2021]复杂系统科学的建模。

自我组织系统

阿什比,得到[1962]。“自组织系统”原则。:自组织原则:交易伊利诺伊大学的研讨会。h·冯·福斯特把和g . w . Zopf Jr .) (eds),帕加马新闻:伦敦,英国,255 - 278页。
考夫曼,S.A. [1984]。”紧急属性随机复杂的自动机”。自然史D:非线性现象10 (1 - 2):145 - 156。
Prigogine。[1985]。”复杂性的新视角”。:科学和实践的复杂性(联合国大学出版社:1985)107 - 118
可选

Cariani, p . [1992]。“一些设备的认知意义,构建自己的传感器和效应器”。:朝着一个自治系统的实践在f . Varela和p . Bourgine(主编),麻省理工学院出版社,马萨诸塞州剑桥。
考夫曼,S.A. [1969]。”以随机渐进的代谢稳定性和构建基因网络”。理论生物学杂志》上22 (3):437 - 467。
罗查,Luis m [1998]。“选定的自组织进化系统的符号学”。:进化系统:生物和认识论观点选择和自我组织。美国Salthe、g . Van de Vijver和m . Delpos (eds)。Kluwer学术出版社,页341 - 358。
小羚羊,O。,Renate Wackerbauer, and Dezső Horváth (2019) "非线性化学动力学和跨学科的影响:致力于肯肖沃特在他的70岁生日”。混乱:一个跨学科的非线性科学》杂志上29日:8
Thomas r . [1973]。”遗传控制电路的逻辑形式化”。理论生物学杂志》上。42 (3):563 - 585。

二阶控制论

Cariani, p . [1993]。“进化ear。Gordon Pask认识论意义的电化学设备”。系统研究,10(3):19-33。
万利拉,Francisco j .;Maturana Humberto r;&乌里韦,r . [1974]。”Autopoiesis:生活的组织系统,其特征和模式”。生物系统5(4):187 - 196。
可选

Cariani p [2009]。”被紧急的重要性。扩展的出现和体现:新文章在二阶系统理论由布鲁斯·克拉克和编辑马克·b·n·汉森。杜克大学出版社,达勒姆,2009年。建构主义基础。5(2):86 - 91。
帕斯克,g . [1992]。“不同种类的控制论”。:控制论的新视角。g . Van de Vijver(主编),Kluwer学术出版商。11-31页。
罗查,Luis m [1997]。”Gordon Pask教授的讣告。”国际杂志的通用系统。26(3):219 - 222。
万利拉,F.J. [1996]。”autopoiesis的早期”。系统研究,13(3):407 - 416。
万利拉,F.J. [1997]。“生活模式:交织的身份和认知”。大脑与认知,34(1):72 - 87。

复杂系统的组织

帕蒂,得出[1973]。“分级控制的物理基础和起源”。:层次理论:复杂系统的挑战。得出帕蒂(主编),纽约:g .巴西pp.73 - 108。
罗森,r . [1987]。“复杂系统”。欧洲运筹学杂志》上,30.:129 - 134。
西蒙,H.A. [1962]。“复杂性”的架构。美国哲学学会学报》上,106年:467 - 482页。
可选

Lazebnik Y [2002]。“生物学家可以修复一个收音机吗?——或者,我学会了在研究细胞凋亡”。癌症细胞,2(3):179 - 182。
兰德尔·t。s。[2007]。“罗伯特·罗森在系统生物学的时代”。化学与生物多样性,4(10):2407 - 2414。
罗森,r . [1986]。“复杂性”的物理。系统研究,2:171。

第二部分:当前的研究

对复杂系统的实践:跨学科性和局限性

编辑委员会[2015]。”心灵融合”。自然,525年(7569):289 - 90。
Ledford, h。[2015]。”如何解决世界上最大的问题”。自然,525年(7569):308 - 11。
舒斯特尔,p (2016)。摩尔定律的终结:生活没有一个指数增加计算设施的效率。复杂性。21 (S1): 6 - 9。DOI 10.1002 / cplx.21824
范Noorden, r . [2015]。”跨学科研究的数字”。自然,525年(7569):306 - 7。
吴,L。,Wang, D., & Evans, J. A. (2019).大型团队开发和小型团队破坏科学和技术。自然,566年,378 - 382。
可选

Arencibia-Jorge, R。,García-García, L. , Galbán-Rodríguez, E., Carrillo-Calvet, H. [2020].COVID-19的多学科性质的研究。bioRxiv。11.23.394312
Gallotti里卡多,会Bertagnolli, Manlio De Domenico (2021)。”解开隐藏的城市系统的组织和他们的机动性流。”EPJ数据科学10(1)。
西蒙•Plakolb Fullsack,曼弗雷德,和Georg贼鸥。”预测政权转变社会系统和基于主体建模方法。”计算社会科学杂志》上,2020年5月。
希耳伯特,M。,和P. Lopez. [2011]. "世界的技术能力来存储、交流和计算信息。”科学332年(6025):6065。
Iwasaki, a (2019)为什么我们需要增加多样性的免疫学研究社区。Nat Immunol20.,1085 - 1088。
Kaushal,。,Altman, R. B. (2019).布线思想。自然,576年(7787),S62-S63。
Margolus、诺曼和列弗b列维京。”动态演化的最大速度。”自然史D:非线性现象120年.1-2 (1998):188 - 195。

进化系统

康拉德,m . [1990]。”进化的几何。”。生物系统24:61 - 81
赶快,布莱恩,艾伦·d·钟邦尼·伯杰和布莱恩·布赖森[2021]。”学习的语言病毒进化和逃避。”科学371年(6526)。
金、Yoo-Ah和特蕾莎修女m . Przytycka [2021]。”病毒的语言。”科学371年(6526)。
莱顿,蒂莫西·M。,Timothy A. Kohler, Pablo A. Marquet, Richard A. Boyle, Michel Crucifix, David M. Wilkinson, and Marten Scheffer. [2021] "生存的系统。”生态学与进化的趋势。
帕蒂,h . h (2009)。应对Jon Umerez的论文:“哪里帕蒂的“分子成为消息如何?“属于Biosemiotics的历史吗?”。Biosemiotics,2(3),291 - 302。
条状态,安娜玛丽[2020]。”理论多元化、扩展进化合成和考古学。”美国国家科学院院刊》上118年(2)。
罗查LM,斯梯w . [2005]。”材料表征:从遗传密码到元胞自动机的演化。”。人工生命。11(1 - 2):189 - 214。
Szathmary,大肠[2015]。”2.0对主要进化过渡的理论”。美国国家科学院院刊》上的美利坚合众国,112年(33):10104 - 10111。
瓦萨号,维拉,三次采油Szathmary,毛罗·桑托斯[2010]。”缺乏可发展性自给自足自催化网络:一个约束metabolism-first通往生命的起源。”。美国国家科学院院刊》上的美利坚合众国:0912628107。
可选

球,p (2016)。进化的奇怪的必然性。鹦鹉螺41。
巴赫金,尤里,米哈伊尔•i Katsnelson尤里。狼和尤金诉Koonin。[2021]”进化在Weak-Mutation极限:停滞时期被快速健身景观鞍点之间的转换。”美国国家科学院院刊》上118年(4)。
康拉德·m·[1993]。”适应性理论作为指导连接计算机和人类社会”。系统研究:10:1。
危险,G。,d’Hendecourt, L. L. S., and Pascal, R. (2020). "在化学模拟自然选择条件的系统”。自然评论化学,1 - 8。
读取、德怀特和克拉斯Andersson [2020]。”文化进化的复杂性和复杂性。”适应性行为28,(5):329 - 58。
字段、克里斯和迈克尔·莱文[2020]。”生命系统如何创建的意思吗?”哲学5(4):36。
帕蒂,霍华德。(2012)。“分子成为消息怎么样?”。DOI:10.1007 / 978 - 94 - 007 - 5161 - 3 - _3。
Pigliucci(匹格里奇)[2008]。”可发展性是可以进化的吗?”。自然评论。遗传学。9(1):75 - 82
磐石LM [2015]。”生物启发计算、课堂讲稿I-485/585”。雷竞技官方网站下载
舒斯特尔,p . [2016]。”主要在进化和转换技术:他们的共同点和他们不同的地方”。复杂性(21)4:7-13。
西格蒙德·卡尔,罗伯特·d·霍尔特[2021]。”向Ecoevolutionary动力学。”美国国家科学院院刊》上118年(9)。
Umerez, j . (2009)。“帕蒂的“分子成为消息怎么样?”Belong in the History of Biosemiotics?"。Biosemiotics2,269年。
吴,北卡罗来纳州,Otwinowski, J., Thompson, A.J. et al. (2020)人类流感病毒H3N2病毒的主要抗原site B有一个发展当地健身景观。Nat Commun11,1233年。
狼,尤里,米哈伊尔•我Katsnelson,尤金·V Koonin (2018)。”物理的基础生物的复杂性。”美国国家科学院院刊》上的美利坚合众国115年(37):e8678 - 87。

网络、系统生物学和Neo-Cybernetics主题

Bagrow, j . P。刘,X。,& Mitchell, L. [2019]. "在线社交活动的信息流动预测存在很大的局限性”。自然的人类行为,3:122 - 128。
Barrat,阿兰,马克·巴特尔米和亚历山德罗Vespignani。复杂网络上的动力学过程。剑桥大学出版社,2008,页756 - 59。
Broido, a D。,& Clauset, A. (2019). "无标度网络是罕见的”。自然通讯,10(1),1017。
河中沙洲,p (2019)。”罕见,无处不在:观点无标度网络”。自然通讯,10(1),1016。
詹姆斯,R。,和Crutchfield, J. (2017).多元的依赖超出香农信息。熵,19(10),531年。
书Klamt年代,Haus u u, f [2010]。”超图和蜂窝网络。”。PLoS计算生物学5(5):e1000385
雅伯、貂等。”预警信号转换至关重要。”自然461年.7260 (2009):53。
G.T. Zanudo, J。,Steinway, S. N., & Albert, R. (2018).致癌信号的离散动态网络建模:机械的见解个性化治疗的癌症。当前系统生物学的观点,9,1 - 10。
可选

亚瑟,b [2020]”算法和现代科学的转变“太阳讨论论文269。
酒吧间招待员,S。,Yung-Keun Kwon, [2020].neuro-evolution方法来推断一个布尔网络从时序基因表达,生物信息学,36:i762-i769
盖茨,亚历山大J。,Rion Brattig Correia, Xuan Wang, and Luis M. Rocha (2021) “有效的图形显示冗余、开运河和控制在生化调控和信号通路。”美国国家科学院院刊》上118年(12):e2022598118。
Leemput,英格丽van de Marieke Wichers,安吉丽阿克莱默,丹尼Borsboom,弗朗西斯Tuerlinckx,彼得•Kuppens埃格伯特H van Nes,等。”临界慢化的早期预警和终止发作的抑郁。”美国国家科学院院刊》上的美利坚合众国111年,没有。1(2014年1月):87 - 92。
Netz,水银血压计和伊顿,西澳(2021)。估计计算限制生物细胞的理论描述。美国国家科学院院刊》上118年(6)e2022753118;DOI: 10.1073 / pnas.2022753118
奥卡河,r . C。,Kissel, M., Golitko, M., Sheridan, S. G., Kim, N. C., and Fuentes, A. (2017).的主要驱动力是人口战争集团规模和冲突的伤亡。美国国家科学院院刊》上的美利坚合众国,201713972。
马特奥·希若珐诺,朱利奥Cimini阿莫斯Maritan,安德里亚·莱萨米尔Suweis, Jayanth r·巴纳瓦尔,圭多Caldarelli。[2021]”真正的无标度网络被有限尺寸效应。”美国国家科学院院刊》上118年(2)
菲尔特Theise,和M.C. Kafatos. [2013]. "在生物系统互补:复杂视图。”复杂性18(6):11日至20日。
Valverde J.C.,Henning S. Mortveit, Carlos Gershenson, Yongtang Shi, (2020) "布尔网络和他们在科学和工程应用”,复杂性。2020年:6183798。

最后修改:2021年4月15日

研讨会我I609:复杂网络和系统

课程描述

课程评价

办公时间

课程材料和数据

第一部分:历史的领域

第二部分:当前的研究