Uma nova pesquisa explica porque tantas redes biológicas, incluindo o cérebro humano, exibem o sistema hierárquico.
O estudo, publicado na PLoS Computational Biology, demonstra que a evolução da hierarquia – um sistema simples de classificação – em redes biológicas podem surgir devido aos custos associados ao trabalho.
Como as grandes empresas, muitas redes biológicas são organizadas hierarquicamente, como gene, proteína, neurônios e redes metabólicas. Isto significa que há unidades separadas que podem cada um ser dividido em subunidades várias vezes menores. Por exemplo, o cérebro humano tem áreas separadas para controle motor de processamento e tátil, e cada uma destas áreas consistem de sub-regiões que regulam diferentes partes do corpo.
Mas por que tantas redes biológicas evoluem para ser hierárquica? Os resultados deste estudo sugerem que a hierarquia não evolui porque produz redes mais eficientes, mas em vez disso porque as redes hierarquicas têm menos conexões. Isso ocorre porque as ligações de redes biológicas são caros – que têm que ser construídas, alojadas, mantidas, etc – e há, portanto, uma pressão evolutiva para reduzir o número de ligações.
Além de lançar luz sobre o surgimento de hierarquia entre os vários domínios em que aparece, estes resultados podem também acelerar pesquisas futuras sobre mecanismos mais complexos, como os cérebros computacionais inteligentes nos campos da inteligência artificial e robótica.
Pesquisadores da Universidade de Wyoming e INRIA (França), liderado por Henok S. Mengistu simulada a evolução dos modelos de cérebro computacional, conhecidas como redes neurais artificiais, com e sem um custo para conexões de rede. Eles descobriram que as estruturas hierárquicas emergem com maior frequência quando o custo para as conexões está presente.
Autor Jeff Clune diz: “Por mais de uma década, temos buscado entender por que as redes evoluem para ter as propriedades de modularidade, hierarquia e regularidade. Com estes resultados, temos agora descoberto motoristas evolutivos para cada uma dessas propriedades-chave.” Mengistu observa: “Os resultados não só explicam por que redes biológicas são hierárquicos, eles também podem dar uma explicação para muitos sistemas feitos pelo homem, tais como os sistemas de Internet e de estradas que também são hierárquicos.”
Autor Joost Huizinga acrescenta “O próximo passo é aproveitar e combinar esse conhecimento para evoluir, em larga escala, as redes estruturalmente organizadas na esperança de criar uma melhor inteligência artificial e aumentando a nossa compreensão da evolução da inteligência animal, inclusive a nossa.”
Fonte: PLoS Computational Biology