7、生物与分子的信息处理智慧

生物与分子的信息处理智慧

在自然界中，生物展现出了令人惊叹的解决问题的能力，同时分子层面也具备强大的信息处理潜力。下面将分别介绍变形虫在路径寻找等方面的表现，以及基于催化核酸的分子信息处理系统。

变形虫的问题解决能力

管网络特性与规则

变形虫的管网络存在一些特性和隐藏规则。管断开的概率与其长度成正比，即较长的管断开风险更高。当管随着时间塌缩时，总长度（TL）和某些功能指标（FT）会下降。数据点沿着特定的曲线变化，这些曲线代表了FT - TL关系的主曲线，表明变形虫在保持FT最优的情况下减少TL，这是功能网络复杂动态中管选择的隐藏规则。

觅食行为的数学建模

网络动力学的数学公式

为了描述变形虫通过智能网络连接空间分布的食物源（FSs）的觅食行为，提出了一个简单的数学模型。该模型将变形虫的管网络表示为水管网络，重点关注管对流量的适应性，忽略了管的弹性等现实因素。
- 模型表示 ：细胞体的形状用图表示，边对应于原生质管，节点对应于管之间的连接点。两个有食物源的节点标记为N1和N2，其他节点依次编号。边标记为Mij ，若节点间有多个边，则进一步标记为M1ij 、M2ij 等。
- 流量计算 ：假设Poiseuille流，通过管的流量Qij计算公式为：
[Q_{ij} = \frac{\pi r_{ij}^4(p_i - p_j)}{8\xi L_{ij}} = \frac{D_{ij}}{L_{ij}}(p_i - p_j)]
其中，(\xi)是流体的粘度，(D_{ij} = \frac{\pi r_{