論文の概要: Biophysical Cybernetics of Directed Evolution and Eco-evolutionary Dynamics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.03340v1
• Date: Fri, 5 May 2023 07:45:28 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-08 15:00:17.985011
• Title: Biophysical Cybernetics of Directed Evolution and Eco-evolutionary Dynamics
• Title（参考訳）: 向進化と生態進化のバイオフィジカルサイバネティクス
• Authors: Bryce Allen Bagley
• Abstract要約: 我々は、生態学と個々の遺伝子型/フェノタイプの両方の複雑さをマップする双対性を導入する。 我々は、部分的に観察可能なマルコフ決定プロセスという形で「直接進化」の問題に対処する。 これは、非常に一般的なタイプのエコ進化軌道を研究するという、難解なケースを提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Many major questions in the theory of evolutionary dynamics can in a meaningful sense be mapped to analyses of stochastic trajectories in game theoretic contexts. Often the approach is to analyze small numbers of distinct populations and/or to assume dynamics occur within a regime of population sizes large enough that deterministic trajectories are an excellent approximation of reality. The addition of ecological factors, termed "eco-evolutionary dynamics", further complicates the dynamics and results in many problems which are intractable or impractically messy for current theoretical methods. However, an analogous but underexplored approach is to analyze these systems with an eye primarily towards uncertainty in the models themselves. In the language of researchers in Reinforcement Learning and adjacent fields, a Partially Observable Markov Process. Here we introduce a duality which maps the complexity of accounting for both ecology and individual genotypic/phenotypic types onto a problem of accounting solely for underlying information-theoretic computations rather than drawing physical boundaries which do not change the computations. Armed with this equivalence between computation and the relevant biophysics, which we term Taak-duality, we attack the problem of "directed evolution" in the form of a Partially Observable Markov Decision Process. This provides a tractable case of studying eco-evolutionary trajectories of a highly general type, and of analyzing questions of potential limits on the efficiency of evolution in the directed case.
• Abstract（参考訳）: 進化力学の理論における多くの主要な質問は、ゲーム理論の文脈における確率的軌跡の分析に意味のある意味でマッピングすることができる。 しばしばこのアプローチは、少数の異なる個体群を解析し、あるいは、決定論的軌道が現実の優れた近似となるほど大きな個体群の大きさの体制内でダイナミクスが生じると仮定する。 生態学的要因(eco-evolutionary dynamics)の付加は、さらにダイナミクスを複雑化し、現在の理論的な手法では扱いにくい、あるいは実用的でない多くの問題を引き起こす。 しかし、類似しているが未熟なアプローチは、モデル自体の不確実性に主に目を向けて、これらのシステムを分析することである。 強化学習と隣接する分野の研究者の言語では、部分的に観察可能なマルコフプロセスがある。 ここでは、生態学と個別の遺伝子型/フェノタイプ型の両方の会計の複雑さを、計算を変えない物理的境界を描くのではなく、基礎となる情報理論計算にのみ考慮する問題にマッピングする双対性を導入する。 この計算とTaak-dualityと呼ばれる関連する生物物理学の等価性に則って、我々は部分的に観察可能なマルコフ決定プロセスという形で「直接進化」の問題に対処する。 これは、非常に一般的なタイプのエコ進化軌道の研究や、有向の場合の進化の効率に対する潜在的な限界の問題を解析することのできるケースを提供する。

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