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生物有机体的自由能需求;对进化的启示

统计力学 2016-07-01 v2 生物物理 种群与进化

摘要

非平衡统计物理的最新进展为动态过程的热力学提供了前所未有的见解。作者最近利用这些进展扩展了Landauer关于比特擦除热力学的半形式推理,推导出了实现任意计算所需的最小自由能。在此,我扩展了该分析,推导出了有机体运行给定(随机)映射 π\pi(从其传感器输入到其执行器输出)所需的最小自由能。我利用这一结果计算了有机体的输入-输出映射 π\pi,该映射在运行 π\pi 所需的自由能与实现 π\pi 所产生的表型适应度之间进行了最优权衡。最后,我总体讨论了地球上的阳光通量对陆地生物圈信息处理速率所施加的限制。

关键词

引用

@article{arxiv.1603.09419,
  title  = {The free energy requirements of biological organisms; implications for evolution},
  author = {David H. Wolpert},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1603.09419},
  year   = {2016}
}

备注

19 pages, 0 figures, presented at 2015 NIMBIoS workshop on "Information and entropy in biological systems"