Nors panašūs į save gamtos modeliai turi pagrindinę geometrinę tvarką, kur mažesnės dalys atkartoja viso objekto struktūrinį dizainą, atsitiktiniai gamtos modeliai gimsta iš chaotiškų, nenuspėjamų aplinkos jėgų, kurioms trūksta pasikartojančių mastelių ar struktūrinių brėžinių.
Geometriniai dariniai, kuriuose struktūriniai motyvai kartojasi skirtingais didinimo masteliais, dažnai valdomi fraktalinės matematikos.
Amorfiniai dariniai, susidarę dėl netvarkingų aplinkos sutrikimų, neturintys jokių pasikartojančių geometrinių simetrijų ar mastelio keitimo taisyklių.
| Funkcija | Savęs panašumas gamtoje | Atsitiktiniai gamtos raštai |
|---|---|---|
| Matematinis fondas | Fraktalinė geometrija ir deterministinis laipsninio dėsnio mastelio keitimas | Stochastinis skaičiavimas, tikimybių skirstiniai ir didelė entropija |
| Nuspėjamumas | Didelis struktūrinis nuspėjamumas; mažesnės dalys atspindi didesnę visumą | Labai mažas nuspėjamumas; formos yra unikalios ir nesikartoja |
| Simetrija tarp skalių | Simetriška; priartinus matomas tas pats architektūrinis motyvas | Asimetriškas; besikeičiantis mastelis atskleidžia visiškai skirtingas, netvarkingas formas |
| Augimo mechanizmas | Vidinis biologinis kodavimas arba iteraciniai cheminio grįžtamojo ryšio principai | Išorinis, nekoordinuotas aplinkos poveikis ir chaotiškas nusidėvėjimas |
| Efektyvumo profilis | Labai optimizuotas išteklių paskirstymui ir erdviniam tankiui | Savavališkas; visiškai nustatomas pagal mažiausio pasipriešinimo kelią |
| Informacijos turinys | Mažo sudėtingumo planas; paprasta formulė sukuria dideles struktūras | Didelio sudėtingumo planas; reikia didžiulių duomenų, kad būtų galima apibūdinti kiekvieną unikalią raukšlę |
| Anatominis buvimas | Dažnas širdies ir kraujagyslių tinkluose, nervų sistemoje ir augalų floroje | Retas gyvosios anatomijos organizmuose; dažniausiai randamas geologinėje erozijoje ir atmosferos nuolaužose |
Apibrėžiamoji riba tarp savęs panašumo ir atsitiktinumo yra tai, kaip modelis elgiasi, kai keičiate savo perspektyvą. Savaime panašios struktūros yra mastelio nekintantys architektūros stebuklai; viena rozmarino krūmo šakelė imituoja viso augalo šakojimosi logiką. Žvelgiant į atsitiktinius gamtos raštus, šis struktūrinis veidrodis visiškai išnyksta. Priartinus vaizdą prie įtrūkimo džiūstančioje purvo lygumoje, neatskleidžiamos miniatiūrinės bendros purvo lygumos dėlionės versijos; vietoj to, tai atskleidžia visiškai nenuspėjamus, lokalizuotus mikroįtrūkimus, kurie neturi jokio geometrinio ryšio su platesniu kraštovaizdžiu.
Šie modeliai iš esmės skiriasi, nes jų pagrindinės priežastys yra poliarinės priešingybės. Savęs panašumas kyla iš vidinių instrukcijų arba griežtų grįžtamojo ryšio sistemų, pavyzdžiui, DNR, koduojanti nautilo kiautą, kad jis augtų fiksuotu geometriniu greičiu. Tai leidžia gamtai kurti neįtikėtinai sudėtingas sistemas, naudojant labai paprastas, kartojamas taisykles. Kita vertus, atsitiktinius modelius formuoja išorinis, nevaldomas chaosas. Praeinanti audra suformuoja debesis dėl turbulentiškų oro srovių, temperatūros šuolių ir drėgmės pokyčių, kurie savavališkai susiduria, užtikrindami, kad jokie du debesys niekada neturėtų bendro struktūrinio plano.
Gamta retai kuria geometrinius raštus vien dėl estetikos; panašumas į save suteikia didžiulę išlikimo naudą. Kartodami šakojantį fraktalinį raštą, medžiai maksimaliai padidina saulės šviesos poveikį lapams, o žmogaus plaučiai talpina didžiulį deguonį sugeriantį paviršiaus plotą į ankštą krūtinės ląstą. Atsitiktiniai raštai neturi šio įgimto evoliucinio efektyvumo poreikio. Akmenukų išdėstymas upės krante arba žaibo forma simbolizuoja energijos išsisklaidymą mažiausio pasipriešinimo keliu, nerodant jokių biologinio optimizavimo požymių.
Mokslininkai naudoja visiškai skirtingus matematinius įrankius šiems vizualiniams reiškiniams tirti ir modeliuoti. Savaime panašūs modeliai yra vaizduojami naudojant fraktalinius matmenis ir laipsninius dėsnius, o paprasta iteracine lygtimi galima generuoti tikroviškus kalnų grandinių ar upių deltų kompiuterinius modelius. Atsitiktiniai modeliai verčia mokslininkus visiškai atsisakyti deterministinės geometrijos. Jie turi pasikliauti tikimybių skirstiniais, statistiniais triukšmo modeliais ir entropijos lygtimis, kad analizuotų chaotišką smėlio kopų, miškų gaisrų plitimo ar vandenyno bangų turbulencijos elgesį.
Visi pasikartojantys natūralūs modeliai yra visiškai panašūs į save iki mikroskopinio lygio.
Gamtoje, skirtingai nei tobuluose matematiniuose fraktaluose, pasireiškia tik statistinis arba ribotas savęs panašumas. Tikras papartis ar pakrantės linija pakartos savo modelį tik per tris–penkis didinimo sluoksnius, kol pasieks fizines ribas, tokias kaip ląstelių dydžiai ar atomų ribos, o matematinis fraktalas kartojasi be galo.
Kadangi žaibo smūgis atrodo kaip medžio šaka, tai turi būti savarankiška biologinė sistema.
Nors žaibas atrodo kaip medis, iš tikrųjų jis yra atsitiktinio modelio, imituojančio fraktalinę architektūrą per procesą, vadinamą dielektriniu pramušimu, pavyzdys. Elektros išlydis tiesiog aklai ieško mažiausios varžos kelio per chaotiškas oro kišenes, sukurdamas laikiną organizuoto išsišakojimo iliuziją.
Atsitiktiniai gamtos modeliai neturi jokių taisyklių ar matematinės tvarkos.
Atsitiktiniai modeliai yra chaotiški, tačiau jie vis tiek paklūsta pagrindiniams fizikos dėsniams, tokiems kaip skysčių dinamika ir termodinamika. Nors neįmanoma numatyti tikslios atskiros dykumos smėlio kopos formos, statistinė matematika gali puikiai numatyti kolektyvinį viso kopų lauko judėjimą ir vidutinį aukštį.
Gamta kuria panašias į save formas, nes teikia pirmenybę gražioms, meniškoms simetrijoms.
Gamta yra grynai utilitarinė, pirmenybę teikianti savęs panašumui, nes tai yra energiją taupantis augimo būdas. Kartojant vieną pagrindinę formos instrukciją vėl ir vėl, organizmas nešvaisto genetinės energijos kuriant visiškai naujus struktūrinius dizainus kiekvienam savo vystymosi etapui.
Analizuodami gyvus tinklus, biologinius darinius ar mineralinius kristalus, kur vidiniai brėžiniai optimizuoja erdvę ir energiją, ieškokite savęs panašumo. Tyrinėdami chaotiškų orų, geologinės erozijos ar skysčių dinamikos pasekmes, kur išorinės jėgos palieka netvarkingus, unikalius pėdsakus, kreipkitės į atsitiktinius gamtos modelius.
Šiame išsamiame palyginime nagrinėjami struktūriniai, finansiniai ir filosofiniai skirtumai tarp akademinių dirbtinio intelekto tyrimų ir pramonės dirbtinio intelekto plėtros. Nors universitetų laboratorijos yra ilgalaikių teorinių proveržių ir etinių sistemų pradininkės, korporacijų gigantai naudoja neprilygstamą skaičiavimo galią ir didžiulius duomenų rinkinius, kad diegtų keičiamo mastelio, realaus pasaulio programas, kurios transformuoja kasdienes technologijas.
Šiame palyginime nagrinėjamos skirtingos asmeninio stebėjimo ir laboratorinių tyrimų metodologijos moksliniuose tyrimuose. Nors reiškinių stebėjimas jų natūralioje aplinkoje suteikia neprilygstamą ekologinį kontekstą, kintamųjų tyrimas reguliuojamoje laboratorijoje suteikia izoliaciją, reikalingą norint įrodyti galutinius priežasties ir pasekmės ryšius.
Nors atviras dalijimasis tyrimais spartina technologinę pažangą, skatindamas skaidrumą, bendradarbiavimą ir greitą patikrinimą visoje pasaulinėje mokslo bendruomenėje, konkurencinio modelio slaptumas naudoja nuosavybės kontrolę ir strateginį slėpimą, siekiant apsaugoti privačią grąžą ir skatinti komercines investicijas. Nuo šių dviejų metodų pusiausvyros nustatymo priklauso, kaip efektyviai visuomenė neapdorotus atradimus paverčia praktinėmis inovacijomis.
Nors abu metodai yra biologinės įvairovės stebėjimo ir ekologinių tyrimų pamatiniai ramsčiai, botaniniai stebėjimai sutelkti į stacionarios augalų gyvybės ir augmenijos modelių dokumentavimą, o zoologiniai stebėjimai fiksuoja mobilių gyvūnų rūšių dinaminį elgesį, judėjimą ir gyvenimo ciklus jų natūraliose buveinėse.
Šiame išsamiame palyginime nagrinėjamos duomenimis pagrįstų vėžio tyrimų ir tradicinių hipotezėmis pagrįstų tyrimų operacinės, technologinės ir metodologinės paradigmos. Nors tradicinis hipotezių nustatymo modelis nutiesia linijinį kelią nuo biologinės intuicijos iki priežastinio mechanizmo, duomenimis pagrįsta onkologija pasitelkia didžiulius, daugiaominius duomenų rinkinius ir mašininį mokymąsi, kad atskleistų nešališkus modelius, iš esmės pakeisdama šiuolaikinę tiksliąją mediciną.
