• 文献检索
  • 文档翻译
  • 深度研究
  • 学术资讯
  • Suppr Zotero 插件Zotero 插件
  • 邀请有礼
  • 套餐&价格
  • 历史记录
应用&插件
Suppr Zotero 插件Zotero 插件浏览器插件Mac 客户端Windows 客户端微信小程序
定价
高级版会员购买积分包购买API积分包
服务
文献检索文档翻译深度研究API 文档MCP 服务
关于我们
关于 Suppr公司介绍联系我们用户协议隐私条款
关注我们

Suppr 超能文献

核心技术专利:CN118964589B侵权必究
粤ICP备2023148730 号-1Suppr @ 2026

文献检索

告别复杂PubMed语法,用中文像聊天一样搜索,搜遍4000万医学文献。AI智能推荐,让科研检索更轻松。

立即免费搜索

文件翻译

保留排版,准确专业,支持PDF/Word/PPT等文件格式,支持 12+语言互译。

免费翻译文档

深度研究

AI帮你快速写综述,25分钟生成高质量综述,智能提取关键信息,辅助科研写作。

立即免费体验

从隐藏观测器调整转导以优化信息采集。

Tuning Transduction from Hidden Observables to Optimize Information Harvesting.

机构信息

ECHO Laboratory, <a href="https://ror.org/02s376052">École Polytechnique Fédérale de Lausanne</a>, Lausanne, Switzerland.

<a href="https://ror.org/01bf9rw71">Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems</a>, Dresden, Germany.

出版信息

Phys Rev Lett. 2024 Oct 11;133(15):158401. doi: 10.1103/PhysRevLett.133.158401.

DOI:10.1103/PhysRevLett.133.158401
PMID:39454140
Abstract

Biological and living organisms sense and process information from their surroundings, typically having access only to a subset of external observables for a limited amount of time. In this Letter, we uncover how biological systems can exploit these accessible degrees of freedom to transduce information from the inaccessible ones with a limited energy budget. We find that optimal transduction strategies may boost information harvesting over the ideal case in which all degrees of freedom are known, even when only finite-time trajectories are observed, at the price of higher dissipation. We apply our results to red blood cells, inferring the implemented transduction strategy from membrane flickering data and shedding light on the connection between mechanical stress and transduction efficiency. Our framework offers novel insights into the adaptive strategies of biological systems under nonequilibrium conditions.

摘要

生物和生命体从周围环境中感知和处理信息,通常只能在有限的时间内访问外部可观察量的一个子集。在这封信中,我们揭示了生物系统如何利用这些可访问的自由度,在能量预算有限的情况下,将信息从不可访问的自由度中转换出来。我们发现,即使只观察到有限时间的轨迹,最优的转换策略也可以提高信息采集的效率,超过所有自由度都已知的理想情况,代价是更高的耗散。我们将我们的结果应用于红细胞,从膜闪烁数据中推断出所采用的转换策略,并揭示了机械应力与转换效率之间的联系。我们的框架为非平衡条件下生物系统的自适应策略提供了新的见解。

相似文献

1
Tuning Transduction from Hidden Observables to Optimize Information Harvesting.从隐藏观测器调整转导以优化信息采集。
Phys Rev Lett. 2024 Oct 11;133(15):158401. doi: 10.1103/PhysRevLett.133.158401.
2
Inferring broken detailed balance in the absence of observable currents.推断在没有可观测电流的情况下打破了详细平衡。
Nat Commun. 2019 Aug 6;10(1):3542. doi: 10.1038/s41467-019-11051-w.
3
A novel two-layer, coupled finite element approach for modeling the nonlinear elastic and viscoelastic behavior of human erythrocytes.一种用于模拟人红细胞非线性弹性和粘弹性行为的新型双层、耦合有限元方法。
Biomech Model Mechanobiol. 2011 Jul;10(4):445-59. doi: 10.1007/s10237-010-0246-2. Epub 2010 Aug 20.
4
Macromolecular crowding: chemistry and physics meet biology (Ascona, Switzerland, 10-14 June 2012).大分子拥挤现象:化学与物理邂逅生物学(瑞士阿斯科纳,2012年6月10日至14日)
Phys Biol. 2013 Aug;10(4):040301. doi: 10.1088/1478-3975/10/4/040301. Epub 2013 Aug 2.
5
Emergence of Memory in Equilibrium versus Nonequilibrium Systems.
Phys Rev Lett. 2024 Apr 5;132(14):147101. doi: 10.1103/PhysRevLett.132.147101.
6
Experimental and theoretical energetics of walking molecular motors under fluctuating environments.波动环境下行走分子马达的实验与理论能量学
Biophys Rev. 2020 Apr;12(2):503-510. doi: 10.1007/s12551-020-00684-7. Epub 2020 Mar 16.
7
Erratum: Eyestalk Ablation to Increase Ovarian Maturation in Mud Crabs.勘误:切除眼柄以增加泥蟹的卵巢成熟度。
J Vis Exp. 2023 May 26(195). doi: 10.3791/6561.
8
Fluctuation-dissipation relations for thermodynamic distillation processes.热力学蒸馏过程的涨落耗散关系
Phys Rev E. 2022 May;105(5-1):054127. doi: 10.1103/PhysRevE.105.054127.
9
Variance sum rule for entropy production.熵产生的方差和规则。
Science. 2024 Mar;383(6686):971-976. doi: 10.1126/science.adh1823. Epub 2024 Feb 29.
10
Intrinsic noise, dissipation cost, and robustness of cellular networks: the underlying energy landscape of MAPK signal transduction.细胞网络的内在噪声、耗散成本与稳健性:丝裂原活化蛋白激酶信号转导的潜在能量景观
Proc Natl Acad Sci U S A. 2008 Apr 22;105(16):6039-44. doi: 10.1073/pnas.0708708105. Epub 2008 Apr 17.

引用本文的文献

1
Optimal information gain at the onset of habituation to repeated stimuli.对重复刺激产生习惯化开始时的最佳信息增益。
Elife. 2025 Jul 28;13:RP99767. doi: 10.7554/eLife.99767.