Physics of Life - ZIP

biologia
chemia
fizyka
informatyka

ogólnouniwersyteckie

Zajęcia oferowane w Programie zintegrowanych działań na rzecz rozwoju Uniwersytetu Warszawskiego współfinansowanym ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego w ramach PO WER, ścieżka 3.5.

W swojej dotychczasowej karierze naukowej zajmowałem się szeregiem przedmiotów z zakresu informatyki, fizyki stosowanej i interdyscyplinarnej, fizyki statystycznej i fizyki biologicznej. Badania te obejmowały szeroki zakres dyscyplin i skal fenomenologicznych, od fizjologicznej złożoności powiązanych ze sobą systemów w ludzkim ciele, poprzez behawioralną złożoność dynamiki jednostki ludzkiej, aż po zbiorowe zachowania w środowisku rynku gospodarczego. W różnych kontekstach badawczych, do których się przyczyniłem, wspólnym celem jest identyfikacja, ujawnienie i modelowanie lub przynajmniej scharakteryzowanie właściwości dynamiki systemu, niezbędnej do wyłonienia się złożoności obserwowalnych zapisów danych. Na takie obszary nauki jest ukierunkowany mój wykład.

mieszany: w sali i zdalnie
zdalnie

Zajęcia oferowane w Programie zintegrowanych działań na rzecz rozwoju Uniwersytetu Warszawskiego współfinansowanym ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego w ramach PO WER, ścieżka 3.5.

Inteligencja, dzięki innowacyjnej analizie danych i modelowaniu, w kontekście inspirowanych biologią badań komputerowych, stanowi wiodącą tematykę nauki o złożoności, zarówno o charakterze teoretycznym, jak i stosowanym. Jednym z pojawiających się aspektów inteligencji jest innowacyjność, czyli zdolność do generowania i weryfikowania nowych wzorców i zachowań. Ta zdolność do innowacji jest charakterystyczna dla każdego życia, przejawiając się w sposób najbardziej widoczny w ludzkiej kreatywności. Moje wykłady będą inspirujące i mam nadzieję, że wzbudzą zainteresowanie a zarazem kreatywność uczestników.

Wszelkie formy życia są inteligentne. W tej serii wykładów przedstawię przede wszystkim kluczowe elementy mechanizmu prowadzącego do pojawienia się inteligencji. Inteligencja żywych systemów jest zjawiskiem nadzwyczaj intrygującym. Pojawianie się swoistej inteligencji jest również charakterystyczne dla złożonych systemów materii nieożywionej. Podczas wykładów zostanie zbadana hipoteza, że inteligencja żywych organizmów/systemów wynika ze sposobu, w jaki przetwarzają one i wykorzystują informacje. Naturalna zdolność przetwarzania informacji wyraźnie odróżnia nawet najprostsze systemy ożywione od najbardziej złożonych ale nieożywionych zjawisk i procesów naturalnych – cecha ta leży u podstaw moich wykładów.

Istotą życia jest złożoność organizacji nawet najprostszych organizmów. Podczas wykładów przedstawię systematycznie elementy kształtującej się teorii życia. Punktem wyjścia będą organizmy prokariotyczne, a nawet wirusy – ogólnie, organizmy znajdujące się na „krawędzi życia”, zdolne do organizowania się w strategiczne formy kolektywnego działania, które są zorientowane na cel. Żadna nieożywiona struktura/organizacja czy żadne nieożywione naturalne zjawisko lub proces nie wykazują tego rodzaju ukierunkowanej na siebie samoświadomości, która umożliwia żyjącym systemom zarówno skuteczne konkurowanie jak i współpracę w ekosystemie. Elementy socjofizyki ewolucyjnej złożonej interakcji znajdą się wśród kluczowych tematów moich wykładów.

Inteligencja stworzona przez człowieka, tak zwana sztuczna inteligencja, rozwijała się tylko w zakresie kopiowania elementarnych form aktywności organizmów/systemów ożywionych z niektórymi najprostszymi aspektami przetwarzania informacji przez żywe systemy. Do tej pory maszyny stworzone przez człowieka sprawiły, że by człowieka stał się wygodniejszy. Dalszy rozwój maszyn opartych na sztucznej inteligencji powinien dążyć do tego, aby uczynić świat miejscem znacznie bardziej przyjaznym człowiekowi. Zasadniczy element wykładów zostanie poświęcony zdolności przetwarzania informacji przez układ nerwowy, prawdopodobnie najbardziej złożony podsystem żywego organizmu.

W wykładach na temat fizyki podstaw życia należy wziąć pod uwagę obecne rozumienie pochodzenia życia. Rzeczywiście, w bardzo podstawowych składnikach życia jest coś mistycznego, zakodowanego w prawach przyrody, do których dostęp otwiera współczesna fizyka. Szczególna, wszechstronna rola węgla jako budulca organizmów żywych jest najprawdopodobniej kluczem do zrozumienia pochodzenia złożoności żywych systemów. Istnieje jednak wciąż zbyt mało danych do odpowiedzi na najprostsze pytanie dotyczące samego pochodzenia węgla we wszechświecie, nie mówiąc o tak palącym pytaniu jak to, dlaczego węgiel posiada tak wszechstronną zdolność kreowania różnorodnych postaci materii organicznej a więc różnych form życia w porównaniu z

innymi pierwiastkami.

Elementarne reakcje autokatalityczne, takie jak reakcja Schlögla, mogą wyjaśnić zjawisko „samoświadomości” na poziomie podstawowym. Zdolność elementarnych składników autokatalitycznych do tworzenia złożonych sieci leży u podstaw najbardziej elementarnej, a jednocześnie głęboko fascynującej złożoności organizmów żywych i wielopoziomowych wzajemnie powiązanych struktur takich organizmów - rekurencyjnie splecionej sieci życia.

Podsumowując, w moich wykładach o charakterze inter- i międzydyscyplinarnym powyższe, podstawowe aspekty fizyki organizmów/układów żywych zostaną wprowadzone w sposób kompleksowy, obejmujący:

a) szeroko pojętą fizykę złożoności

b) zjawiska samoorganizacji pojawiające się w fizyce, a zwłaszcza w fizyce układów żywych

c) aspekty życia związane z przetwarzaniem informacji, od najbardziej elementarnej do najbardziej złożonej.

Wszystkie materiały, w tym slajdy z wykładów i seminariów, zostaną umieszczone w systemie USOS oraz w specjalnie utworzonej bazie danych strony internetowej Wydziału Fizyki UW powiązanej ze stroną Wydziałową ZIP.

Wykładom prowadzonym w formie stacjonarnej (lub zdalnej o ile będzie taka konieczność) towarzyszyć będą ćwiczenia w postaci seminaryjnej, na których studenci studiów magisterskich i doktoranckich, a także wszyscy uczestnicy chętni do wzięcia udziału w tych wykładach, będą mogli aktywnie realizować projekty zaproponowane przez wykładowcę w porozumieniu z uczestnikami zajęć. Każdy projekt zostanie przygotowany indywidualnie. Następnie projekty będą przedstawiane przez uczestników w postaci referatów, wymaganych do zaliczenia zajęć. Ponadto, przewidziane są konsultacje (w zależności od potrzeb, godziny nielimitowane).

Link do literatury (do skopiowania):

https://drive.google.com/drive/folders/1Uj7-iH0OepjPtsXDjdrguZkYce6dHTAj?usp=sharing

Zdobycie szerokiej, oryginalnej, interdyscyplinarnej wiedzy na dwóch poziomach (podstawowym i zaawansowanym) oraz nabycie umiejętności operowania nią. Ponadto, wykłady mają na celu inspiracje uczestników do samodzielnej aktywności.

Podstawowa metoda zaliczenia wykładu i ćwiczeń to samodzielnie wykonany projekt pod kierunkiem wykładowcy przedstawiony następnie w formie krótkiego referatu. Uzyskanie oceny bardzo dobrej wymaga przedstawienia kolejnego projektu. Chodzi tutaj o maksymalne uaktywnienie uczestników zajęć poprzez samodzielne operowanie przekazaną wiedzą..

Nie przewiduję.