Informacja genetyczna

Wykład 2 – próba definicji

Układ termodynamiczny a

układ cybernetyczny

• Układ termodynamiczny: dowolny

wyodrębniony fragment Wszechświata
przeciwstawiany jego reszcie, zwanej
otoczeniem u.t. U.t. izolowany,
zamknięty, otwarty, izolowany
adiabatycznie, mechanicznie itd.

• Rodzaj u.t. jest funkcją własności jego

ścianek (granicy, osłony, powierzchni
brzegowej itp..)

Układ termodynamiczny a układ

cybernetyczny – układ biologiczny

jako u.c.

•

Układ cybernetyczny – dowolny układ, w którym

zachodzą procesy sterowania

•

Układ względnie odosobniony – u.t. zamknięty,

mogący jednak oddziaływać z otoczeniem poprzez

wyróżnione miejsca powierzchni brzegowej (wyjścia)

lub ulegać oddziaływaniu poprzez inne wydzielone

miejsca (wejścia). W pierwszym przybliżeniu

otoczenie wpływa na stan wejść, a te na stan wyjść.

•

Cybernetyka zajmuje się matematycznym

modelowaniem transformacji stanów wejść u.c. w

stany wyjść. Ponieważ sterowanie można rozpatrywać

jako wpływanie na stan u. c. poprzez zmianę stanu

wejść przez otoczenie (inne u.c. znajdujące się w

otoczeniu i stany ich wyjść, wreszcie – stan wyjść

otoczenia), definicję cybernetyki można by rozszerzyć

jako naukę o procesach sterowania, tak rozumianych.

•

Czyli – jako poszukiwanie matematycznych

prawidłowości pomiędzy stanami wyjść różnych u.c.

Definicja sterowania i

rodzaje sterowania

• Sterowanie – związek pomiędzy

zmiennymi stanami u.c., innymi słowy:

• Wpływ (zmian) stanu jednego u.c. na

(zmiany) stan(u) innego u.c.

• Rozumianych (zgodnie z definicją u.w.o.)

jako zmian stanów odpowiednich wejść i

wyjść. Nie chodzi tu o zmiany stanu u.t.

wynikające np. z uszkodzenia granicy u.

• Choć granica jest płynna…

Definicja sterowania i

rodzaje sterowania

Źródło energii

Co to jest komunikat i z

czego się składa?

To jest komunikat

„

Zwykły byt fizyczny”, czyli de facto proces,

obiekt etc., za pośrednictwem którego układ
sterujący wpływa na układ sterowany. W
pewnym sensie – wyodrębniony fragment
otoczenia układu sterującego i sterowanego.
Czyli układ # 3 – tor sterowania (kanał… itd.)
Dlaczego A nie jest układem sterującym?
Bo efekt energetyczny komunikatu jest
nieproporcjonalnie duży do energii
komunikatu (e. sterowania), podczas gdy
energia zasilająca (z układu A) – nie.
Ergo 1: komunikat musi zawierać „coś
jeszcze” oprócz energii/materii, z której się
składa (materialnej formy k.). To coś
antycypuje obecność wejść układu 2 – to coś
to „treść” k., czyli

INFORMACJA

Komunikat: Aspekt materialny
(nośnik)

+ aspekt niematerialny

(informacja)

Ergo 2: Sterowanie implikuje nieliniowość procesów,

Ergo 3: Nie można mówić
o sterowaniu układem
w stanie równowagi
termodynamicznej

Definicje informacji i brak

takiej definicji

• Rodzaje definicji: definicja werbalna i

ostensywna

• Na poprzednim slajdzie podano

ostensywną definicję informacji

• Czy istnieje definicja werbalna

informacji – poprzez podanie

differentia specifica i genus

proximus?

• Istnieją podejścia traktujące

informację jako pojęcie pierwotne,

podobne, ale nie tożsame

materii/energii

• Czy obiekty zdefiniowane ostensywnie

nie „wymagają” definicji werbalnych?

Definicje informacji i brak takiej

definicji

• Istnieje kilkadziesiąt definicji informacji,

większość to definicje tautologiczne albo
definiujące nieznane przez nieznane

• Dlaczego „nasza” definicja informacji jest

tautologiczna:

–

Sterowanie – wpływanie u.c. na inny u.c. (odpowiednich
stanów wejść i wyjść) za pośrednictwem informacji
zawartej w komunikatach. Co to jest informacja –
niematerialny aspekt komunikatu, czyli niematerialny
aspekt dowolnego zjawiska fizycznego, umożliwiający
sterowanie. Czyli – de facto zmieniający wyłącznie stan
wejść sterowanego układu cybernetycznego. Czyli – o
efektach energetycznych niewspółmiernie dużych w
stosunku do energii sterującej. Co to znaczy
„niewspółmiernie”?, to znaczy zmieniające tylko stan
wejść.

–

itd….

• wejście – pewien fragment granicy u.t., którego

zmiana właściwości w sposób niewspółmierny

wpływa na procesy zachodzące w u.t.

• stan wejścia – konkretna własność fizyczna (np.

namagnesowanie, potencjał spoczynkowy,

czynnościowy, itd….), zwykle, ale niekoniecznie,

przybierająca dyskretne wartości

 w u.t. musi zachodzić proces nieliniowy, czyli proces, w

którym niewielkie zmiany parametrów początkowych

(w czasie t

0

), wynikające ze zmian stanu wejścia mogą

doprowadzić do nieprzewidywalnie różnych zmian

parametrów po czasie t

0

+t.

 układ powinien mieć własności anizotropowe, bo tylko

wówczas można wyróżnić pewne fragmenty granicy u.t.

Definicje informacji i brak

takiej definicji

Definicje informacji i brak

takiej definicji

•

Inne przykłady: N. Wiener:

I. jest nazwą treści zaczerpniętej

ze świata zewnętrznego….

W. Nawrocki: I. to treści sygnału

mające sens dla odbiorcy

I. to wszelka wiadomość

wzbogacająca naszą wiedzę o
świecie zewnętrznym.

I. to znaczenie komunikatu

Definicje informacji i brak takiej

definicji

Definicja prof. Mazura:
System sterujący - system, którego oddziaływanie wywołuje pożądane

zmiany w systemie sterowanym

S. sterowany – ten, w którym żądane zmiany są wywoływane
Tor sterowniczy – system, za którego pośrednictwem inny system oddziałuje

na jeszcze inny system

Obwód sterowniczy – system w którym zachodzi sprzężenie zwrotne,

utworzony z s.s.+ s.s. + wszystkie t.s.

Proces sterowniczy – zjawiska (jakie????) zachodzące w o.s.

Komunikat – wyróżniony stan fizyczny t.s.
Zbiór poprzeczny k. – zbiór k. w dowolnym miejscu t.s.
Zbiór podłużny k. – zbiór k. należących do różnych z.p.k., powstałych z

innych k., lub dających początek innym k.

Asocjacja k. – nieuporządkowana para k. wyodrębnionych z zpk, lub zpk., w

p.s.

Asocjacja informacyjna – a.k. z poprzecznego z.k.
Transformacja – proces, jakiemu należy poddać jeden komunikat a.k., by

otrzymać drugi element a.k.

INFORMACJA

– TRANSFORMACJA JEDNEGO KOMUNIKATU ASOCJACJI

INFORMACYJNEJ W DRUGI JEJ ELEMENT

Definicje informacji i brak takiej

definicji

Definicja prof. Chmieleckiego:
I. to wszelka wykryta różnica istotna dla funkcjonowania

organizmu:

Kolekcja- czasoprzestrzennie uporządkowany podzbiór

elementów (dowolnie powtarzających się)
dowolnego zbioru wielkości fizykalnych.

Alfabet – zbiór stanów układu mogących być wykrytymi

przez jakiś detektor

Kod wewnętrzny – kolekcja elementów alfabetu powstała

w danym układzie

Kod zewnętrzny – dowolna kolekcja otoczenia układu,

którą można przetworzyć na kolekcję alfabetu

Repertuar – zbiór różnic pomiędzy wszystkimi możliwymi

kolekcjami alfabetu

INFORMACJA

– DOWOLNA WYKRYTA KOLEKCJA

REPERTUARU

Definicje informacji i brak takiej

definicji

Dwie ostatnie definicje mają pewne

zalety – zakładają jako konieczne
istnienie odbiorcy informacji,
czyli odbiorcy komunikatu, i
warunkujące istnienie i. w
komunikacie możliwością jego
odbioru przez odbiorcę,

Rozważają REPERTUAR stanów czy

to toru sterowniczego, czy też w
ogóle konkretnego układu

.

Inna ważna cecha

informacji

• Informacja zawarta w komunikacie

ZMIENIA ROZKŁAD
PRAWDOPODOBIEŃSTWA stanów,
w których może się znajdować
układ:

Definicje informacji

genetycznej

•

Podobne problemy:

(Prof. Styrna): I.g. Instrukcje kierujące wszystkimi

funkcjami komórki lub organizmu zapisane jako

określone, swoiste sekwencje nukleotydów w

kwasach nukleinowych w postaci kodu genetycznego.

1. Potrzeba zdefiniowania instrukcji i kodu

genetycznego

2. Niekoniecznie są to sekwencje nukleotydów i nie

wszystkie

3. Wcale nie „w postaci kodu genetycznego” (nie tylko i

nie w pełni).

4. Nie „w postaci” tylko, jeżeli już, „kodujące swoiste

sekwencje aminokwasów za pomocą”

O tym (1-4) będzie reszta kursu!

Definicje informacji

genetycznej

•

Zalety tej definicji:

(Prof. Styrna): I.g. Instrukcje kierujące wszystkimi funkcjami

komórki lub organizmu zapisane jako określone, swoiste

sekwencje nukleotydów w kwasach nukleinowych w

postaci kodu genetycznego.

1.

Zwrócenie uwagi, że i.g. i sekwencje kwasów

nukleinowych (same kwasy), to NIE TO SAMO

2.

Sugestia, że w definicji informacji g. (i w ogóle) ważne

jest określenie SPOSOBU ZAPISU

3.

Pojawił się tu aspekt pragmatyczny informacji, jako

główny wyróżnik (co tak naprawdę „robi” i.g.).

Rzeczywiście – i.g. kieruje funkcjami komórki, ale nie

wszystkimi i nie wprost. Warto zatem przy okazji

zdefiniować informację biologiczną w ogóle, i jej

przypisać ten wyróżnik, a i.g. wyodrębnić jako jeden z

wariantów i.b…

Definicje informacji

genetycznej

INFORMACJA BIOLOGICZNA to taka INFORMACJA, która

jest związana z procesami sterowania w układach żywych

i u wirusów (kieruje wszystkimi funkcjami etc…).

No i tu pojawia się problem definicji układu żywego (i

informacji ). Co do sterowania, to u.ż możemy

traktować jako u.c. i jako u.w.o. Z tego wynika, że wiele

zjawisk w u.ż. ma charakter cybernetyczny, jest

komunikatami, posiada ów aspekt niematerialny, który

powoduje, że zmiany w u.ż. wyrażone w kategoriach

termodynamicznych są nieproporcjonalne do energii

potrzebnej do zaistnienia owych zjawisk. U.ż. posiadają

zatem określone wejścia i wyjścia z określonym

repertuarem stanów itd.

Te (wejścia i) wyjścia, które służą do odbioru (produkcji)

sekwencji nukleotydów o charakterze komunikatów,

dotyczą bezpośrednio obróbki informacji genetycznej.

Definicje informacji

genetycznej

Informacja genetyczna to taka INFORMACJA

BIOLOGICZNA, która:

1. Jest zapisana i odczytywana w postaci

sekwencji nukleotydów tworzących kwasy
nukleinowe (to są nośniki i.g. i jej
reprezentacje, czyli komunikatem genetycznym
jest każdy kwas nukleinowy zawierający i.g.)

2. Jest dziedziczona przez kolejne pokolenia

organizmów i wirusów

Czym NIE JEST informacja

genetyczna

• KODEM GENETYCZNYM

• DNA ani RNA

• SEKWENCJĄ nukleotydów

• Zbiorem genów (genomem)

• Nie jest też tożsama z każdą i.b. Determinuje to sposób

zapisu!

Genomy, DNA/RNA to nośniki i.g.
Sekwencje nukleotydów, to POSTAĆ i.g. „zrozumiała” dla

odczytującej komórki

Można je również rozumieć jako REPREZENTACJĘ

informacji genetycznej zrozumiałą dla komórki.

A co to jest : …ATTGGCTG…?
To już jest metareprezentacja, czyli reprezentacja

reprezentacji, zrozumiała dla genetyka 

A KOD GENETYCZNY TO KOD GENETYCZNY ()

Pytanie na następny

wykład

Jeśli nie informacja, to co?