由安吉拉鲱鱼

正如其名称所暗示的,复杂的系统是很难分开的。生物体的基因组,生化反应,甚至一个社交网络都包含许多相互依存的往返变化中的任何一个可以在所有其他人有普遍的影响。在一个非常大的系统,如人类基因组,它包含20000个相互关联的基因,不可能监控整个系统。

但这可能无关紧要了。在一篇发表在著名的多学科杂志美国国家科学院院刊》上东北网络科学家们开发了一个算法,能够识别子集的组件或节点是必要揭示复杂系统的整体性质。

利用复杂的相互依赖的性质的方法设计一种方法观测系统,否则无法量化的审查。

“连通性是复杂系统的本质,”巴拉巴斯说,该论文的作者之一,一位著名的教授物理与联合任命生物学和计算机与信息科学学院。“多亏了组件之间的联系,信息分布在一个网络。因此我不需要每个人都有一个完整的监控系统做什么。”

让-雅克·Slotine巴斯的合作者包括麻省理工学院和刘一会,作者和研究在东北的复杂网络研究中心副教授,巴斯的创始董事。

使用他们的新方法,研究人员首先识别的数学描述系统的动力学方程。例如,在生化反应系统中,几个较小的外围相关分子之间的反应可能集体占最终产品。通过观察变量是如何影响每一个反应,研究人员就可以画一个图形系统的地图。节点形式的基础理解其他的地图显示自己是不可或缺的一部分。

“让我感到惊讶,”刘说,“是必要的节点也足够在大多数情况下。“即不可或缺的节点可以告诉整个故事没有引起任何的其他组件。

任何生物的新陈代谢系统是一组分子参与了成千上万的生化反应。从控制理论的新方法,该方法结合了专业知识,图论,和网络科学,减少这样的大型复杂系统的一组基本“传感器节点”。

的新陈代谢,研究者的算法可以简化生物学标志物的过程,这些分子在血液里告诉医生个体是否健康或生病。“大多数当前的生物标记选择几乎是偶然,”巴斯说。“化学家和医生发现,他们发生在工作。可观测性提供了一个合理选择生物标记,如果我们知道我们需要监控的系统。”

最初发表在(电子邮件保护)2013年2月15日,n