Bagaimana Pengecer Codebreak Paling Digemaskan di Dunia Rahsia Kecantikan Alam

sains Tidak perlu memanggil pasukan bomba. rokopix / shutterstock

Melangkah ke alam semula jadi mungkin kelihatan jauh dari kelas matematik. Tetapi keindahan yang mengelilingi kita mempunyai perintah - dan salah satu codebreakers terbaik di dunia adalah kunci untuk membuka kunci itu.

Alan Turing mungkin terkenal kerana menyalin mesej Jerman yang dicipta oleh mesin enigma mereka dalam Perang Dunia II. Tetapi saintis berpengaruh berfikir tentang interaksi antara alam dan matematik dalam kedalaman yang sangat mendalam sebelum kematiannya di 1954. Malah, beliau kertas terbitan terakhir menjadi salah satu teori pengasas biologi matematik, suatu subjek yang ditumpukan untuk memahami bagaimana mekanisme sifat berfungsi dengan mencari persamaan yang menggambarkannya, dari populasi spesies yang berubah menjadi cara tumor kanser berkembang.

sains Sebuah pufferfish yang memakai corak Turing yang sangat memukau. Dennis Jacobsen / Shutterstock

Turing mencadangkan bahawa dua bahan kimia biologi bergerak dan bertindak balas antara satu sama lain dengan cara yang boleh diprediksi secara matematik dapat menjelaskan bentuk dan corak seluruh alam. Sebagai contoh, bayangkan bahawa kot cheetah adalah hutan kering dengan bahan kimia "kebakaran" pecah seluruhnya. Pada masa yang sama, bahan kimia pemadam kebakaran jenis kedua berfungsi untuk mengelilingi dan memuat kebakaran ini, meninggalkan tompok-tompok yang hangus atau bintik-bintik - dalam landskap berbulu.

Yang penting, kelajuan bahan pencegah memadam kebakaran mesti lebih cepat daripada kimia pencipta tempat untuk membuat corak. Terlalu lambat, dan kimia penggerak akan menguasai, yang membawa kepada warna seragam.

Turing menghasilkan dua persamaan yang memperlihatkan jenis corak apa yang akan dihasilkan kerana kedua-dua kepekatan kedua-dua bahan kimia dan kelajuan di mana mereka meresap perubahan. Walau bagaimanapun, adalah sangat sukar untuk menyelesaikan persamaan kompleks dengan mesin pengkomputeran primitif pada masa itu. Turing melakukan tugas yang sungguh-sungguh sekaligus, menghasilkan pola corak yang menyerupai kulit lembu.

Dibantu oleh komputer moden, saintis telah menunjukkan bahawa persamaan Turing boleh digunakan untuk meniru banyak corak dua dimensi yang dilihat di seluruh dunia semulajadi, dari cap jari dan juga kot haiwan kepada landskap separa gersang.

Menunjukkan bahawa reaksi dan pergerakan bahan kimia sebenarnya di sebalik penciptaan corak alam semula jadi adalah lebih sukar. Sebagai contoh, kita tidak dapat melihat bagaimana bintik-bintik cheetah berkembang pada rahim. Malah memerhatikan corak luar biasa ikan malaikat yang semakin meningkat perubahan semasa mereka berkembang dari peringkat remaja hingga dewasa tidak memberikan bukti bahawa tarian dua bahan kimia inhibitor penggerak sedang bekerja.

Baru-baru ini, Corak Turing in folikel rambut, bulu ayam, dan jerung seperti gigi "skala" semua telah terbukti secara langsung dihasilkan oleh interaksi antara aktivator dan bahan penceroboh.

Sudah tentu, alam semulajadi jarang semudah dua bahan kimia berinteraksi secara berasingan. Para saintis kini telah memperluaskan teori Turing untuk menerangkan sistem yang lebih kompleks seperti katil kerang, yang memanjangkan ratusan meter dalam corak Turing yang besar, dan memaparkan corak jenis yang sama sekali berbeza pada skala yang lebih kecil. Satu versi kimia empat-kimia juga model dengan tepat pembentukan rabung dalam mulut vertebrata.

Menariknya, kami juga boleh menggunakan karya Turing untuk pelbagai corak bukan visual. Sebagai contoh, kajian saya meneroka bagaimana kita menggunakannya untuk memodelkan pola ternakan haiwan. Daripada menggambarkan kepekatan dan tindak balas antara bahan kimia, kita telah menggunakan persamaan yang sama untuk menggambarkan kebarangkalian lokasi individu, dan interaksi antara setiap individu dan persekitarannya.

Seperti yang anda boleh bayangkan, persamaan sering sangat kompleks, seperti pelbagai faktor mempengaruhi pergerakan haiwan, dari tanda bau dan kehadiran fizikal haiwan lain ke lokasi mangsa dan memori.

Tetapi corak pergerakan yang diramalkan oleh persamaan yang memodelkan faktor-faktor ini mengejutkan dengan baik kepada pergerakan sebenar haiwan di kawasan. Selain menarik diri sendiri, penyelidikan seperti ini boleh membantu kita memahami bagaimana perubahan dalam habitat spesies menjejaskan ekosistem yang lebih luas - yang boleh menjadi sangat penting memandangkan ancaman pemusnahan iklim kepupusan menimbulkan beratus-ratus ribu spesies.

Kaedah pemodelan corak wilayah juga boleh diperluaskan kepada populasi manusia. Contohnya, satu penyelidikan menunjukkan bahawa pergerakan anggota geng Los Angeles boleh diprediksi dengan tepat oleh persamaan yang memodelkan lokasi pusat kumpulan mereka dan tag grafiti kumpulan lain.

Mungkin bahkan Turing tidak akan membayangkan betapa banyak rahsia alam semulajadi yang diterbitkannya. Dan ia bukan hanya biologi matematik yang mana dia membuat sumbangan yang menentukan - kami mempunyai genius untuk berterima kasih lebih banyak lagi. Terima kasih Alan.Perbualan

Mengenai Penulis

Natasha Ellison, PhD Researcher, University of Sheffield

Artikel ini diterbitkan semula daripada Perbualan di bawah lesen Creative Commons. Membaca artikel asal.

Buku-buku yang berkaitan

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

ikuti InnerSelf pada

ikon facebookikon twitterikon youtubeikon instagramikon pintrestrss icon

 Dapatkan Yang Terbaru Dengan E-mel

Majalah Mingguan Inspirasi harian

VIDEOS TERKINI

Migrasi Iklim Hebat Telah Bermula
Migrasi Iklim Hebat Telah Bermula
by Super User
Krisis iklim memaksa ribuan orang di seluruh dunia untuk melarikan diri ketika kediaman mereka menjadi semakin tidak berpenghuni.
Zaman Ais Terakhir Beritahu Kami Kenapa Kita Perlukan Berhati-Hati Mengenai A Perubahan 2 ℃ Pada Suhu
Zaman Ais Terakhir Beritahu Kami Kenapa Kita Perlukan Berhati-Hati Mengenai A Perubahan 2 ℃ Pada Suhu
by Alan N Williams, et al
Laporan terbaharu dari Panel Antara Kerajaan Mengenai Perubahan Iklim (IPCC) menyatakan bahawa tanpa pengurangan ...
Bumi Telah Dihuni Selama Berbilion Tahun - Betapa Beruntungnya Kita?
Bumi Telah Dihuni Selama Berbilion Tahun - Betapa Beruntungnya Kita?
by Toby Tyrrell
Perlu evolusi 3 atau 4 bilion tahun untuk menghasilkan Homo sapiens. Sekiranya iklim benar-benar gagal hanya sekali ...
Bagaimana Memetakan Cuaca 12,000 Tahun Lalu Dapat Membantu Meramalkan Perubahan Iklim Masa Depan
Bagaimana Memetakan Cuaca 12,000 Tahun Lalu Dapat Membantu Meramalkan Perubahan Iklim Masa Depan
by Brice Rea
Akhir zaman ais terakhir, sekitar 12,000 tahun yang lalu, dicirikan oleh fasa sejuk terakhir yang disebut Dryer Muda.
Laut Caspian Akan Jatuh 9 Meter Atau Lebih Banyak Abad Ini
Laut Caspian Akan Jatuh 9 Meter Atau Lebih Banyak Abad Ini
by Frank Wesselingh dan Matteo Lattuada
Bayangkan anda berada di pantai, melihat ke laut. Di hadapan anda terletak 100 meter pasir gersang yang kelihatan seperti…
Venus Dahulu Seperti Bumi, Tetapi Perubahan Iklim menjadikannya Tidak Dapat Dihuni
Venus Dahulu Seperti Bumi, Tetapi Perubahan Iklim menjadikannya Tidak Dapat Dihuni
by Richard Ernst
Kita dapat belajar banyak mengenai perubahan iklim dari Venus, planet saudara kita. Venus kini mempunyai suhu permukaan…
Lima Kepercayaan Iklim: Kursus Kerosakan Dalam Kesalahan Maklumat Iklim
Lima Kepercayaan Iklim: Kursus Kerosakan Dalam Kesalahan Maklumat Iklim
by John Cook
Video ini adalah kursus kemalangan dalam salah maklumat iklim, merangkum hujah-hujah utama yang digunakan untuk menimbulkan keraguan terhadap kenyataan ...
Artik Tidak Panas Ini Selama 3 Juta Tahun dan Itu Berarti Perubahan Besar Untuk Planet
Artik Tidak Panas Ini Selama 3 Juta Tahun dan Itu Berarti Perubahan Besar Untuk Planet
by Julie Brigham-Grette dan Steve Petsch
Setiap tahun, penutup ais laut di Laut Artik menyusut ke titik rendah pada pertengahan September. Tahun ini mengukur hanya 1.44…

ARTIKEL TERKINI

tenaga hijau2 3
Empat Peluang Hidrogen Hijau untuk Midwest
by Christian Tae
Untuk mengelakkan krisis iklim, Midwest, seperti seluruh negara, perlu menyahkarbon sepenuhnya ekonominya dengan…
ug83qrfw
Halangan Utama kepada Tindak Balas Permintaan Perlu Diakhiri
by John Moore, Di Bumi
Jika pengawal selia persekutuan melakukan perkara yang betul, pelanggan elektrik di seluruh Midwest mungkin akan dapat memperoleh wang sementara…
pokok untuk ditanam untuk iklim2
Tanam Pokok Ini Untuk Memperbaiki Kehidupan Bandar
by Mike Williams-Rice
Satu kajian baharu menetapkan pokok oak hidup dan sycamore Amerika sebagai juara di antara 17 “pokok super” yang akan membantu menjadikan bandar…
dasar laut laut utara
Mengapa Kita Mesti Memahami Geologi Dasar Laut Untuk Memanfaatkan Angin
by Natasha Barlow, Profesor Madya Perubahan Persekitaran Kuaternari, Universiti Leeds
Bagi mana-mana negara yang diberkati dengan akses mudah ke Laut Utara yang cetek dan berangin, angin luar pesisir akan menjadi kunci untuk memenuhi…
3 pelajaran kebakaran hutan untuk bandar-bandar hutan ketika Dixie Fire memusnahkan Greenville, California yang bersejarah
3 pelajaran kebakaran hutan untuk bandar-bandar hutan ketika Dixie Fire memusnahkan Greenville, California yang bersejarah
by Bart Johnson, Profesor Senibina Landskap, Universiti Oregon
Kebakaran liar yang membakar di hutan gunung yang kering dan kering melanda bandar Gold Rush Greenville, California, pada 4 Ogos,…
China Dapat Memenuhi Matlamat Tenaga dan Iklim yang Mengatasi Kuasa Arang Batu
China Dapat Memenuhi Matlamat Tenaga dan Iklim yang Mengatasi Kuasa Arang Batu
by Alvin Lin
Pada Sidang Kemuncak Iklim Pemimpin pada bulan April, Xi Jinping berjanji bahawa China akan "secara ketat mengendalikan tenaga arang batu ...
Air biru dikelilingi oleh rumput putih yang mati
Peta mengesan 30 tahun salji salji melampau di seluruh AS
by Mikayla Mace-Arizona
Peta baru kejadian salji salji yang melampau selama 30 tahun terakhir menjelaskan proses yang mendorong pencairan cepat.
Sebuah pesawat menjatuhkan kalis api merah ke api hutan ketika anggota bomba yang diparkir di sepanjang jalan memandang ke langit jingga
Model meramalkan ledakan api liar selama 10 tahun, kemudian penurunan secara beransur-ansur
by Hannah Hickey-U. Washington
Melihat masa depan kebakaran hutan jangka panjang meramalkan ledakan awal aktiviti kebakaran hutan selama hampir satu dekad,…

 Dapatkan Yang Terbaru Dengan E-mel

Majalah Mingguan Inspirasi harian

Sikap baru - Kemungkinan Baru

InnerSelf.comIklimImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.com | InnerSelf Market
Copyright © 1985 - 2021 lahirnya Penerbitan. Hak cipta terpelihara.