Растения – живые компьютеры?

Дэвид Пик (David Peak) и его сотрудники в университете штата Юта занимались изучением процесса потребления и потери газов растениями. В их опытах регулирование этих процессов происходило с помощью информационного обмена между несколькими взаимодействующими блоками. Аналогичный процесс наблюдается в муравейнике, когда происходит поиск и добыча пищи. Муравьи обмениваются друг с другом определенными сигналами, чаще всего при помощи химических следов - веществ, оставляемых на наиболее привлекательных путях к источникам пищи. Хотя внешне это ничем не напоминает распределенные вычисления, но, по сути, это именно так. При выполнении распределенных вычислений сигналы, которыми обмениваются отдельные компоненты системы, определяют процесс решения задачи. Такой способ принятия решений пытаются использовать создатели роботов. Они предлагают вместо одного робота со сложными функциями создавать несколько простых робототехнических устройств, которые активно взаимодействуют друг с другом. Некоторые ученые вообще полагают, что распределенные вычисления - это наиболее фундаментальный способ связи отдельных структурных единиц материи, лежащий в основе всех физических законов.

Американским исследователям удалось с помощью теории клеточных автоматов объяснить процессы регулирования потребления углекислого газа, который необходим для фотосинтеза. На поверхности листьев растений есть отверстия, называемые устьицами, которые открываются, чтобы впустить внутрь углекислый газ, и закрываются с целью предотвращения уноса воды из растений. Регулирование заключается в том, чтобы максимально закачать внутрь углекислый газ и потерять при этом минимум воды.

Регулирование, однако, имеет свои пределы, поскольку поверхность листа часто состоит из отдельных сегментов, в которых все устьица либо открыты, либо закрыты. Оказалось, что эти сегменты открыты или закрыты не случайным образом. Есть разные варианты для расположения открытых и закрытых сегментов - в частности, иногда открытые сегменты перемещаются по поверхности листа циклическим образом. Ученые получили статистические данные для размеров сегментов и для времени ожидания появления открытых сегментов. Эти данные соответствуют теории клеточных автоматов. Устьица на листе растения действуют так, как отдельный клеточный автомат - в зависимости от того, в каком состоянии находятся ближайшие устьица. Ученые считают это признаком "разумного" поведения растений, возникшим в ходе эволюции.

Источник: по материалам журналов Nature и Proceedings of the National Academy of Sciences USA