Keinotekoinen kemia

Keinotekoinen kemia on tietokonemalli erilaisten järjestelmien simulointiin . Keinotekoinen kemia on jossain määrin kuin kemiallinen reaktio, mikä selittää sen nimen. Keinotekoisen kemian pääsovellusalue on keinotekoinen elämä , mutta menetelmää voidaan pitää yleismaailmallisena sovelluksilla monilla aloilla, kuten kemiassa , taloustieteessä , sosiologiassa ja kielitieteessä .

Muodollinen määritelmä

Keinotekoinen kemia määritetään tripletillä (S,R,A). Joissakin tapauksissa riittää, että se määritellään parilla (S,I).

• S on mahdollisten molekyylien joukko S={s 1 …,s n }, missä n on joukon alkioiden lukumäärä, mahdollisesti ääretön.
• R on joukko n-aarisia operaatioita S:n molekyyleille, eli reaktiosäännöt R={r 1 …,r n }. Jokainen sääntö r i kirjoitetaan kemiallisena reaktiona a+b+c->a*+b*+c*. Huomaa, että r i ovat operaattoreita, toisin kuin +.
• A on algoritmi, joka kuvaa R:n sääntöjen soveltamista osajoukkoon P S.
• Olen säännöt molekyylien vuorovaikutukselle S:ssä.

Keinotekoisen kemian tyypit

• riippuen mahdollisten molekyylien tilasta
  • perimmäinen
  • loputon
• riippuen reaktioiden tyypistä
  • katalyyttiset järjestelmät
  • suihkujärjestelmät
• riippuen tilan topologiasta
  • hyvin sekoitettuun reaktoriin
  • topologisesti järjestetty (1,2,3-ulotteinen)

Tärkeitä käsitteitä

• Organisaatiot: Organisaatio on kokoelma molekyylejä, suljettuja ja riippumattomia. Se on itsessään joukko, joka ei luo mitään itsensä ulkopuolelle ja sellainen, että mikä tahansa joukon sisällä oleva molekyyli voidaan luoda joukossa.
• Suljetut sarjat
• Itse setit
• Hasse-organisaatioiden kaavio

Keinotekoisen kemian historia

Keinotekoinen kemia syntyi keinotekoisen elämän osa-alueena , erityisesti vahvasti keinotekoisesta elämästä. Tämän alan ideana on, että kaiken elävän rakentamiseen tarvitaan elottomien aineiden yhdistelmä. Esimerkiksi solu itsessään on elossa, mutta silti se on yhdistelmä eläviä molekyylejä. Keinotekoinen kemia on erityisen houkutteleva tutkijoille, jotka uskovat erittäin alhaalta ylöspäin suuntautuvaan lähestymistapaan tekoelämään.

Tärkeitä tutkijoita

Ensimmäinen viittaus keinotekoiseen kemiaan tuli John McCaskillin kirjoittamasta teknisestä artikkelista . Walter Fontana , joka työskentelee Leo Bussin kanssa , jatkoi työtä kehittämällä AlChemy-mallia . Tämä malli esiteltiin toisessa kansainvälisessä keinoelämän konferenssissa. Ensimmäisessä artikkelissaan hän esitteli organisaation käsitteen algebrallisesti toisiinsa liittyvien ja riippumattomien molekyylien muodossa.

Japanissa ja Saksassa on kaksi pääasiallista keinokemian koulukuntaa. Japanissa tärkeimmät tutkimusmatkailijat ovat Takashi Ikegami , Hideaki Suzuki ja Yasuhiro Suzuki . Saksassa tämä on Wolfgang Banzhaf , joka yhdessä oppilaidensa Peter Dittrichin ja Jens Zieglerin kanssa kehitti erilaisia ​​keinotekoisen kemian malleja. Heidän vuoden 2001 artikkelinsa "Artificial Chemistries - A Review" on alan standardi. Jens Ziegler osoitti osana väitöskirjaansa, että keinotekoista kemiaa voidaan käyttää ohjaamaan pientä Khepera-robottia. Peter Dittrich kehitti muiden mallien ohella Seceder-mallin , joka pystyy selittämään ryhmien muodostumisen yhteiskunnassa yksinkertaisten sääntöjen mukaan. Sen jälkeen hänestä tuli professori Jenassa , jossa hän jatkoi keinotekoisen kemian tutkimusta tapana määritellä yleisteoria konstruktiivisista dynaamisista järjestelmistä.

Keinotekoisen kemian sovellukset

Keinotekoista kemiaa käytetään usein protobiologian tutkimuksessa luomaan yhteyksiä kemian ja biologian välille . Kiinnostusta keinotekoiseen kemiaan aiheuttaa myös konstruktiivisten dynaamisten järjestelmien teoria. Yasuhiro Suzuki on mallintanut erilaisia ​​järjestelmiä, kuten kalvojärjestelmiä, signalointireittejä (P53), ekosysteemejä ja entsyymijärjestelmiä käyttämällä omaa menetelmäään Abstract Rewriting Systems on Multisets (ARMS).

Katso myös

• Matkapuhelinautomaatti
• Laskennallinen kemia  - Yksinkertaistettujen mallien käyttäminen kemiallisten vuorovaikutusten simuloimiseen

Linkit

• Keinotekoiset kemiat - katsaus (pdf-tiedosto)
• Tim Hutton's Papers & Talks Arkistoitu 5. helmikuuta 2012 Wayback Machinessa  - sisältää useita artikkeleita keinotekoisista kemiasta keinotekoiseen elämään
• Peter Dittrichin työryhmän KEINKOINEN KEMIAN verkkosivu .
• protobiology.org-sivustolla