Teknologi prototipe menyusut AI untuk menghadirkan fungsionalitas seperti otak dalam satu perangkat yang kuat - ScienceDaily
Popular

Geometri menggantikan simulasi – ScienceDaily


Ludwig-Maximilians-Universitaet (LMU) di Munich, fisikawan telah memperkenalkan metode baru yang memungkinkan sistem pembentuk pola biologis untuk dikarakterisasi secara sistematis dengan bantuan analisis matematis. Triknya terletak pada penggunaan geometri untuk mengkarakterisasi dinamika.

Banyak proses penting yang terjadi dalam sel biologis bergantung pada pembentukan pola molekuler yang mengatur dirinya sendiri. Misalnya, distribusi spasial yang ditentukan dari protein tertentu mengatur pembelahan sel, migrasi sel, dan pertumbuhan sel. Pola-pola ini dihasilkan dari interaksi bersama dari banyak makromolekul individu. Seperti gerakan kolektif kawanan burung, proses ini tidak memerlukan koordinator pusat. Sampai sekarang, pemodelan matematis dari pembentukan pola protein dalam sel telah dilakukan sebagian besar melalui simulasi berbasis komputer yang rumit. Sekarang, fisikawan LMU yang dipimpin oleh Profesor Erwin Frey melaporkan pengembangan metode baru yang menyediakan analisis matematis sistematis proses pembentukan pola, dan mengungkap prinsip fisik yang mendasarinya. Pendekatan baru dijelaskan dan divalidasi dalam makalah yang muncul di jurnal Review Fisik X.

Studi ini berfokus pada apa yang disebut sistem ‘pengawetan massa’, di mana interaksinya memengaruhi keadaan partikel yang terlibat, tetapi tidak mengubah jumlah total partikel yang ada dalam sistem. Kondisi ini terpenuhi dalam sistem di mana protein dapat beralih di antara keadaan konformasi yang berbeda yang memungkinkan mereka untuk mengikat ke membran sel atau untuk membentuk kompleks multikomponen yang berbeda, misalnya. Karena kompleksitas dinamika nonlinier dalam sistem ini, pembentukan pola sejauh ini telah dipelajari dengan bantuan simulasi numerik yang memakan waktu. “Sekarang kami dapat memahami fitur-fitur penting dari pembentukan pola secara independen dari simulasi menggunakan perhitungan sederhana dan konstruksi geometris,” jelas Fridtjof Brauns, penulis utama makalah baru tersebut. “Teori yang kami sajikan dalam laporan ini pada dasarnya memberikan jembatan antara model matematika dan perilaku kolektif dari komponen sistem.”

Wawasan utama yang mengarah pada teori ini adalah pengakuan bahwa perubahan kepadatan bilangan lokal partikel juga akan menggeser posisi kesetimbangan kimia lokal. Pergeseran ini pada gilirannya menghasilkan gradien konsentrasi yang mendorong gerakan difusif partikel. Para penulis menangkap interaksi dinamis ini dengan bantuan struktur geometris yang mencirikan dinamika global dalam ‘ruang fase’ multidimensi. Sifat kolektif sistem dapat secara langsung diturunkan dari hubungan topologi antara konstruksi geometris ini, karena benda-benda ini memiliki arti fisik yang konkret – sebagai representasi dari lintasan pergeseran kesetimbangan kimia, misalnya. “Inilah alasan mengapa deskripsi geometris kami memungkinkan kami untuk memahami mengapa pola yang kami amati dalam sel muncul. Dengan kata lain, mereka mengungkapkan mekanisme fisik yang menentukan interaksi antara spesies molekuler yang terlibat,” kata Frey. “Selain itu, elemen fundamental dari teori kami dapat digeneralisasikan untuk menangani berbagai sistem, yang pada gilirannya membuka jalan ke kerangka teoritis komprehensif untuk sistem yang mengatur dirinya sendiri.”

Sumber Cerita:

Materi disediakan oleh Ludwig-Maximilians-University Munich. Catatan: Konten dapat diedit untuk gaya dan panjangnya.

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Lagutogel/a>