Karmaşıklığa giriş
Karmaşıklık nedir?
İlk ünite Karmaşıklık nedir? sorusunu inceliyor
Gördüğünüz gibi bu soruyu eksiksiz olarak cevaplamanın zor olduğu anlaşılıyor
Kompleks sistem çalışan bilim insanlarının incelediği bir dizi örnek olguyu vererek sezgisel olarak başlayacağız
Bu kursun kapsadığı çeşitli başlıkların bir ön izlemesi olacak
Daha sonra bir çok kompleks sistemde ortak olan bazı önemli özelliklerin listesini yapacağız
Kursta yeniden açıklanacak olan karmaşıklık kavramına kısaca bakacağız
Ayrıca ana disiplinleri, amaçları ve yöntemleri gözden geçireceğiz
O noktada benim " konuk noktası" dediğim serinin ilki için hazır olacağız
Seçkin karmaşık sistem bilim insanları ile alan hakkındaki görüşleri konusunda röportaj yapacağım
Bu ünitenin son yarısı simulasyon ve programlama platformu netlogo' ya odaklanacak
Netlogo bu kurstaki bir çok karmaşık sistem fikrini acıklamakta kullanılacak
Başlamaya hazır mısınız? Haydi gidelim
Başlangıç için harika bir örnek karıncalar. Ünlü bir karınca araştırmacısı Nigel Franks
asker karınca hayal edilebilecek en az sofistike hayvanlardır, yazmıştı
olağan üstü çok sayıda, fakat bu başka bir konu
Örneğin burada bir asker karınca kolonisi bir tünel inşa ediyor
Her bir karınca tek başına çok basit, fakat bir bütün olarak koloni birlikte iş birliği yaparak çalışabilir
merkezi bir kontrol olmadan çok karmaşık görevleri başarmak için
Herhangi bir karınca ya da karınca gurubu sorumlu olmadan
Diğer bir değişle karınca kolonileri kendilerini tek bir karıncanın üretebileceğinden
çok daha karmaşık yapılar üretmek için organize edebilir
Burada karıncalar vücutlarıyla bir köprü inşa ediyorlar
Böylelikle kolonideki diğer karıncalar iki yaprak arasındaki boşluğu geçebilecek
Bu video karıncaların böyle bir köprüyü bir araya getirmelerini gösteriyor
Buradan başlıyorlar, çubuk üzerinde buraya geliyorlar, en üste kadar bütün yol boyunca
Nihayetinde kendilerini toprağa kadar zincirliyorlar
Gitgide kendilerini yapıya eklediklerini görebilirsiniz
Her bir karınca diğerleriyle iletişim kurmak için kimyasallar salgılıyor
Köprü herhangi bir merkezi kontrol olmadan inşa ediliyor
Bu örneğe mekezi olmayan, kendi kendini organize eden ya da kendini birleştirebilen diyebilirsiniz
Diğer sosyal böcekler benzer davranış gösterir
Mesela burada termitler tarafından inşa edilen bir karmaşık yapı var
Bir yuva olarak hizmet veriyor. Karmaşık sistemlerin önemli bir araştırma odağı
bağımsız basit faktörlerin merkezi kontrol olmadan nasıl karmaşık davranış gösterdiğini anlamaktır.
Bu örneklerde basit faktörler böceklerdir, fakat bir çok çeşit göreceğiz
Bir başka karmaşık sistem örneği beyindir. Burada bağımsız basit faktörler sinir hücreleridir.
İnsan beyni 100 trilyon sinir hücresi ile bu hücreler arasında 100 trilyon bağlantı içerir
Her bir nöron tüm beyinle kıyaslandığında basittir
ve yine merkezi bir kontrol yoktur. Bir şekilde dev nöron birliği ve bağlantıları
bilinç, zeka yada yaratıcılık dediğimiz karmaşık davranışları ortaya çıkarır.
Beyin görüntülemesi bu nöronların kendilerini farklı fonksiyonel bölgelerde organize ettiklerini göstermiştir
Aynı karınca ve termitler gibi, nöronlar kendi kendilerini
organizmanın hayatta kalmasına ve fonksiyonuna yardım edecek yapılara organize edebilirler
Bağışıklık sistemi tüm vücuda yayılmıştır
bu resimde görüldüğü gibi farklı bir çok organı ve vücudu hasardan ve hastalıklardan koruyan ve iyileştiren
Kan ve lenf dolaşımı içerisinde hareket eden trilyonlarca hücre içerir
Örneğin bu bağışıklık hücrelerini bir resmi, buradaki mavi olanlar ortadaki kanser hücresine saldırıyor
Daha önce gördüğümüz karıncalar gibi, bağışıklık sistemi hücreleri birbirleriyle kimyasal sinyaller vasıtasıyla iletişim kuruyor
ve herhangi bir merkezi kontrol sistemi olmaksızın birlikte çalışıyor
Vücuda tehtid olarak gördükleri şeylere koordine saldırılar başlatıyorlar
Ek olarak, bağışıklık sistemi hücreleri çevrelerinden algıladıklarına
cevap olarak kendilerini değiştirebiliyor ya da adapte edebiliyor
Bu çeşit bir adaptasyon karmaşık sistemlerin bir başka anahtar özelliğidir
Bir başka tanıdık karmaşık sistem örneği insan genomudur
Buradaki her solucan benzeri yapı bir kromozom ve 23 çift var
Bunun bir erkek olduğunu görebilirsiniz çünkü X-Y çifti var
Bu kromozomların her biri binlerce genden oluşmakta
Genler tabi ki kromozom boyunca uzanan DNA zincirleridir.
Şu anda insan genomunun proteinlerin kodu olan yaklaşık 25.000 gene sahip olduğu düşünülmekte.
Karmaşık sistemlerde genleri merkezi kontrol olmaksızın diğer genlerle iletişim halindeki basit bileşenler olarak düşünebilirsiniz
Ve etkileşim yolları genetik düzenleyici ağlar üzerindendir.
Birbirlerinin ekspresyonunu kontrol ederler. Ekspresyon proteine translasyon anlamına gelir.
Burada araştırmacılar tarafından planlanmış genetik kontrol ağı var. Her bir kare ya da oval bir geni temsil ediyor
Ve genden gene ok, birinci genin ikinci genin ekspresyonunu kontrol ettiğini gösteriyor
İnsan genomunun buna benzer binlerce ağdan oluştuğu ortaya çıktı
genler birbirleriyle karmaşık yollarla etkileşiyor
Ve bu etkileşimler büyük ölçüde bizim kendi karışıklığımızdan sorumlu
Ağ fikri doğadaki karmaşıklığı çalışmanın merkezindedir.
Burada bir başka çeşit ağ var- bir yiyecek ağ örgüsü
Her bir boğum noktası ya da ağdaki varlık, bir grup canlı türü
Ve oklar kimin kimi yediğini temsil ediyor. Eğer bir grup canlı türü bir diğerini gösteriyorsa, birincisi ikincisi için yemektir.
Örneğin burada tilkiler Alaska yiyecek ağ örgüsünün en tepesindedir.
Çünkü çeşitli hayvanları yerler fakat hiç biri onları yemez, en azından bu tabloda.
Burada çok daha karmaşık Alaska girdabından bir ağ örgüsünün özet şeması var.
Daha sonra kursta ağlar hakkında konuştuğumuzda,
Yiyecek ağ örğulerinde merkezi olmayan kendi kendine organize çok ilginç örneklerini göreceğiz
Muhtemelen en bilinen ağ, sosyal ağdır.
Bu benim kendi sosyal ağım. Şu bağlantılar arkadaşlık ilişkilerini temsil ediyor.
Benim arkadaşlarım onların arkadaşlarına ve diğerlerine bağlı
Sosyal ağlar biyolojik ve teknolojik ağlar gibi çok ilginç desenlere sahip.
Bu kursun ilerisinde, bu desenlerin ne olduğuna ve nasıl oluştuğuna daha derinden bakacağız
Karmaşık sistem çalışan bilim insanları Facebook gibi geniş sosyal ağlarla çok ilgilenirler
Yapılarını, nasıl oluştuklarını, zamanla nasıl değiştiklerini anlamak
ve belkide en ilginci; bu tip ağlarda bilginin nasıl aktarıldığı diğer sorular arasındadır
Ekonomiler ağ etkileşimlerinin esas olduğu diğer bir tür karmaşık sistemdir.
Burada uluslar arası finans ağının bir örneğini görüyoruz.
Boğum noktaları finans enstitülerini ve bağlantılar aralarındaki ilişkiyi temsil ediyor
Örneğin, eğer bir banka diğer bir bankanın hisse senetlerine sahipse, bu ikisi bağlantılı.
Bunun gibi bir ağda var olan bağlantı çeşitleri kadar bağlantı miktarı da ağın değişimlere karşı kararlılığında büyük bir etkiye sahip olabilir.
Bankanın işten çekilmesi gibi
Karmaşık sistem araştırma topluluğunda ortaya çıkan yeni interdisipliner ağ alanı bilimi,
çok değişik disiplinlerden bu çeşit fenomenleri çalışıyor.
Son örnek olarak, karmaşık sistem olarak şehir çalışmalarına bakalım.
Sıklıkla bir şehrin bir çok açıdan yaşayan bir organizmaya benzediği söylenir.
Fakat, gerçekte şehirlerin yapıları, gelişmeleri, büyüklükleri ve çalışma şekilleri ne ölçüde yaşayan organizmaları andırır?
Bu ve buna benzer sorular ileriki konularda detaylarına bakacağımız
hızla gelişen karmaşık sistem araştırma alanının temelini oluşturuyor.