Resumen de Evolution, communication, observation = Evolución, comunicación y observación: from biology to membrane computing and back = de la biología a la computación con membranas y viceversa
Matteo Cavaliere
La Computación Natural es una disciplina cuyo objetivo fundamental es la simulación e implementación de procesos dinámicos que se dan en la Naturaleza y que son susceptibles de ser interpretados como procedimientos de cálculo. ... height: 150%; font-family: 'Times New Roman','serif'; font-size: 12pt">La simulación que aborda la Computación Natural puede tener diversas interpretaciones a la hora de describir los nuevos modelos: que se utilice para el diseño de nuevos esquemas algorítmicos usando técnicas inspiradas en la naturaleza, o bien que sugiera la creación física de nuevos modelos experimentales en los que el medio electrónico de los ordenadores convencionales se sustituya por otro sustrato que pueda implementar ciertos procesos que aparecen en el modelo de operar de la Naturaleza.Como ejemplo de la primera interpretación, podemos considera los Algoritmos Genéticos (o de manera más general, la computación evolutiva), que se basan en el proceso genético de los seres vivos a través del cual evoluciona y cuyo elemento fundamental es el principio de selección natural, y las redes neuronales artificiales que están inspiradas en la organización y funcionamiento del cerebro (siendo el origen de los autómatas finitos).Como ejemplo de la segunda interpretación, a finales de la década de los cincuenta el premio nobel R. P. Feynman postul la necesidad de considera operaciones sub-microscópicas como única alternativa revolucionaria en la carrera por la miniaturización de las componentes físicas de los ordenadores convencionales, y propone la computación a nivel molecular como posible modelo en el que implementar dichas operaciones. En 1987, T. Head propone explícitamente el primer modelo teórico basándose en las propiedades de las moléculas de ADN. En Noviembre de 1994, L. Adleman realiza el primer experimento en un laboratorio que permite resolver una instancia concreta de un problema NP-completo a través de la manipulación de moléculas de ADN.Un estudio más detallado del funcionamiento de los organismos vivos nos sugiere un nuevo nivel de computación: el nivel celular.El comportamiento de una célula puede ser considerado como el de una máquina no trivial, desde el punto de vista biológico, en la que por medio de una distribución jerárquica de membranas interiores se produce el flujo y alteración de las componentes químicas que la propia célula procesa. Esta memoria versa sobre el estudio de diversos aspectos teóricos de los sistemas celulares con membranas (que suelen denominarse sistemas P) y el análisis de sus posibles aplicaciones a la simulación y modelización de procesos biológicos. El objetivo fundamental de la Tesis es mostrar que los sistemas celulares pueden ser usados como un nuevo marco no convencional de modelización matemática de procesos biológicos, desde una óptica computacional, y que es posible manipular, modificar y adaptar dicho modelo matemático a través de ideas y sugerencia que parte de la Biología.La interacción entre Matemática y Biología proporciona una serie de posibilidades muy atractivas desde el punto de vista de la investigación científica: La elaboración de nuevos dispositivos matemático-computacionales que pueden ser usados para modelizar procesos biológicos y, a la vez, la formulación de problemas matemáticos relacionados con nuevos paradigmas de computación.
