Umělá chemie

Umělá chemie je počítačový model pro simulaci různých typů systémů . Umělá chemie je něco jako chemická reakce, což vysvětluje její název. Hlavním polem aplikace umělé chemie je umělý život , ale metoda může být považována za univerzální s aplikacemi v mnoha oblastech, jako je chemie , ekonomie , sociologie a lingvistika .

Formální definice

Umělá chemie je určena tripletem (S,R,A). V některých případech jej stačí definovat dvojicí (S,I).

• S je množina možných molekul S={s 1 …,s n }, kde n je počet prvků v množině, případně nekonečný.
• R je množina n-árních operací na molekulách v S, tedy reakční pravidla R={r 1 …,r n }. Každé pravidlo r i je zapsáno jako chemická reakce a+b+c->a*+b*+c*. Všimněte si, že r i jsou operátory, na rozdíl od +.
• A je algoritmus popisující aplikaci pravidel z R na podmnožinu PS .
• I jsou pravidla pro interakci molekul v S.

Druhy umělé chemie

• v závislosti na prostoru možných molekul
  • Ultimátni
  • nekonečný
• v závislosti na typu reakcí
  • katalytické systémy
  • tryskové systémy
• v závislosti na topologii prostoru
  • dobře míchaný reaktor
  • topologicky uspořádané (1,2,3-dimenzionální)

Důležité pojmy

• Organizace: Organizace je sbírka molekul, uzavřená a nezávislá. Sama o sobě je to množina, která nevytváří nic mimo sebe a taková, že v ní může být generována jakákoli molekula v množině.
• Uzavřené sady
• Vlastní sady
• Tabulka Hasseových organizací

Historie umělé chemie

Umělá chemie vznikla jako podpole umělého života , konkrétně ze silně umělého života. Myšlenkou tohoto oboru je, že k vybudování čehokoli živého potřebujete kombinaci neživých látek. Například samotná buňka je živá, a přesto jde o kombinaci neživých molekul. Umělá chemie je zvláště atraktivní pro výzkumníky, kteří věří v přístup k umělému životu, který je vysoce zdola nahoru.

Významní badatelé

První zmínka o umělé chemii pochází z technického článku napsaného Johnem McCaskillem . Walter Fontana , spolupracující s Leo Bussem , pokračoval v práci vývojem modelu AlChemy . Tento model byl představen na druhé mezinárodní konferenci o umělém životě. Ve svém prvním článku představil koncept organizace ve formě množiny molekul, algebraicky příbuzných a nezávislých.

V Japonsku a Německu existují dvě hlavní školy umělé chemie. V Japonsku jsou hlavními průzkumníky Takashi Ikegami , Hideaki Suzuki a Yasuhiro Suzuki . V Německu je to Wolfgang Banzhaf , který společně se svými studenty Peterem Dittrichem a Jensem Zieglerem vyvinul různé modely umělé chemie. Jejich článek z roku 2001 'Artificial Chemistries - A Review' je průmyslovým standardem. Jens Ziegler v rámci své doktorandské práce prokázal, že umělá chemie může být použita k ovládání malého robota Khepera. Peter Dittrich mimo jiné vyvinul model Seceder , který je schopen vysvětlit formování skupin ve společnosti podle jednoduchých pravidel. Poté se stal profesorem v Jeně , kde pokračoval ve výzkumu umělé chemie jako způsobu definování obecné teorie konstruktivních dynamických systémů.

Aplikace umělé chemie

Umělá chemie se často používá při studiu protobiologie k vytvoření spojení mezi chemií a biologií . Zájem o umělou chemii vyvolává také teorie konstruktivních dynamických systémů. Yasuhiro Suzuki modeloval různé systémy, jako jsou membránové systémy, signální dráhy (P53), ekosystémy a enzymové systémy pomocí své vlastní metody Abstract Rewriting Systems on Multisets (ARMS).

Viz také

• Buněčný automat
• Výpočetní chemie  – použití zjednodušených modelů k simulaci chemických interakcí

Odkazy

• Umělá chemie – recenze (soubor pdf)
• Tim Hutton's Papers & Talks Archived 5. února 2012 na Wayback Machine  – obsahuje několik článků o umělých chemiích pro umělý život
• webové stránky ARTIFICIAL CHEMISTRY pracovní skupiny Petera Dittricha .
• webové stránky protobiology.org