细胞计算的能量代价：从Berg-Purcell策略到能量约束
1. 文章概述与背景
细胞常常通过计算来响应环境信号。一个简单的例子是经典问题——最初由Berg和Purcell提出的——确定周围介质中化学配体（chemical ligand）的浓度。根据一般理论原理（Landauer原理），可以预期这种计算需要细胞消耗能量。在这里，我们明确计算了一个简单的双组分细胞网络（cellular network）计算配体浓度的能量代价，该网络实现了Berg-Purcell策略的噪声版本（noisy version）。我们表明，了解外部浓度需要打破细致平衡（detailed balance）并消耗能量，学习越多，所需能量也越多。我们的计算表明，细胞计算的能量代价可能对设计在资源贫乏环境（如细菌孢子萌发网络）中运行的网络构成重要约束。
2. 论文元数据与版本信息
作者：Pankaj Mehta, David J. Schwab。提交日期：2012年3月24日（v1），最后修订：2012年4月10日（此版本v3）。主题分类：分子网络（q-bio.MN）；统计力学（cond-mat.stat-mech）。引用格式：arXiv:1203.5426 [q-bio.MN]（或此版本arXiv:1203.5426v3 [q-bio.MN]）。DOI：https://doi.org/10.48550/arXiv.1203.5426。相关DOI：https://doi.org/10.1073/pnas.1207814109。提交历史：来自Pankaj Mehta [查看电子邮件] [v1] 2012年3月24日星期六15:52:10 UTC (652 KB) [v2] 2012年4月4日星期三14:21:24 UTC (652 KB) [v3] 2012年4月10日星期二16:26:01 UTC (652 KB)。全文链接：访问论文：查看PDF，TeX源码，查看许可证。当前浏览上下文：q-bio.MN 上一个 | 下一个 | 新 | 近期 | 2012-03。更改为浏览：cond-mat cond-mat.stat-mech q-bio。参考文献：引用NASA ADS, Google Scholar, Semantic Scholar。1个博客链接（这是什么？）。导出BibTeX引用。加载中... BibTeX格式引用加载中。数据提供：书签。书目工具：书目浏览器（什么是浏览器？），Connected Papers（什么是Connected Papers？），Litmaps（什么是Litmaps？），scite.ai（什么是scite.ai？）。代码、数据、媒体：与本文相关的代码、数据和媒体，alphaXiv（什么是alphaXiv？），代码链接，CatalyzeX代码查找器（什么是CatalyzeX？），DagsHub（什么是DagsHub？），GotitPub（什么是GotitPub？），Huggingface（什么是Huggingface？），ScienceCast（什么是ScienceCast？）。演示：Replicate（什么是Replicate？），Spaces（什么是Spaces？），TXYZ.AI（什么是TXYZ.AI？）。相关论文推荐与搜索工具：链接到影响力花（什么是影响力花？），核心推荐器（什么是CORE？）。作者、地点、机构、主题。关于arXivLabs：arXivLabs是一个框架，允许合作者直接在我们的网站上开发和共享新的arXiv功能。与arXivLabs合作的个人和组织都接受并认可我们的价值观：开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv致力于这些价值观，只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。有想法为arXiv社区增加价值吗？了解更多关于arXivLabs的信息。本文哪些作者是背书人？| 禁用MathJax（什么是MathJax？）。
3. 摘要与核心发现
细胞常常通过计算来响应环境信号。一个简单的例子是经典问题——最初由Berg和Purcell提出的——确定周围介质中化学配体的浓度。根据一般理论原理（Landauer原理），可以预期这种计算需要细胞消耗能量。在这里，我们明确计算了一个简单的双组分细胞网络计算配体浓度的能量代价，该网络实现了Berg-Purcell策略的噪声版本。我们表明，了解外部浓度需要打破细致平衡并消耗能量，学习越多，所需能量也越多。我们的计算表明，细胞计算的能量代价可能对设计在资源贫乏环境（如细菌孢子萌发网络）中运行的网络构成重要约束。
4. 研究意义与约束
我们的计算表明，细胞计算的能量代价可能对设计在资源贫乏环境（如细菌孢子萌发网络）中运行的网络构成重要约束。
细胞计算的能量代价：从Berg-Purcell策略到能量约束
1. 文章概述与背景
细胞常常通过计算来响应环境信号。一个简单的例子是经典问题——最初由Berg和Purcell提出的——确定周围介质中化学配体（chemical ligand）的浓度。根据一般理论原理（Landauer原理），可以预期这种计算需要细胞消耗能量。在这里，我们明确计算了一个简单的双组分细胞网络（cellular network）计算配体浓度的能量代价，该网络实现了Berg-Purcell策略的噪声版本（noisy version）。我们表明，了解外部浓度需要打破细致平衡（detailed balance）并消耗能量，学习越多，所需能量也越多。我们的计算表明，细胞计算的能量代价可能对设计在资源贫乏环境（如细菌孢子萌发网络）中运行的网络构成重要约束。
2. 论文元数据与版本信息
作者：Pankaj Mehta, David J. Schwab。提交日期：2012年3月24日（v1），最后修订：2012年4月10日（此版本v3）。主题分类：分子网络（q-bio.MN）；统计力学（cond-mat.stat-mech）。引用格式：arXiv:1203.5426 [q-bio.MN]（或此版本arXiv:1203.5426v3 [q-bio.MN]）。DOI：https://doi.org/10.48550/arXiv.1203.5426。相关DOI：https://doi.org/10.1073/pnas.1207814109。提交历史：来自Pankaj Mehta [查看电子邮件] [v1] 2012年3月24日星期六15:52:10 UTC (652 KB) [v2] 2012年4月4日星期三14:21:24 UTC (652 KB) [v3] 2012年4月10日星期二16:26:01 UTC (652 KB)。全文链接：访问论文：查看PDF，TeX源码，查看许可证。当前浏览上下文：q-bio.MN 上一个 | 下一个 | 新 | 近期 | 2012-03。更改为浏览：cond-mat cond-mat.stat-mech q-bio。参考文献：引用NASA ADS, Google Scholar, Semantic Scholar。1个博客链接（这是什么？）。导出BibTeX引用。加载中... BibTeX格式引用加载中。数据提供：书签。书目工具：书目浏览器（什么是浏览器？），Connected Papers（什么是Connected Papers？），Litmaps（什么是Litmaps？），scite.ai（什么是scite.ai？）。代码、数据、媒体：与本文相关的代码、数据和媒体，alphaXiv（什么是alphaXiv？），代码链接，CatalyzeX代码查找器（什么是CatalyzeX？），DagsHub（什么是DagsHub？），GotitPub（什么是GotitPub？），Huggingface（什么是Huggingface？），ScienceCast（什么是ScienceCast？）。演示：Replicate（什么是Replicate？），Spaces（什么是Spaces？），TXYZ.AI（什么是TXYZ.AI？）。相关论文推荐与搜索工具：链接到影响力花（什么是影响力花？），核心推荐器（什么是CORE？）。作者、地点、机构、主题。关于arXivLabs：arXivLabs是一个框架，允许合作者直接在我们的网站上开发和共享新的arXiv功能。与arXivLabs合作的个人和组织都接受并认可我们的价值观：开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv致力于这些价值观，只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。有想法为arXiv社区增加价值吗？了解更多关于arXivLabs的信息。本文哪些作者是背书人？| 禁用MathJax（什么是MathJax？）。
3. 摘要与核心发现
细胞常常通过计算来响应环境信号。一个简单的例子是经典问题——最初由Berg和Purcell提出的——确定周围介质中化学配体的浓度。根据一般理论原理（Landauer原理），可以预期这种计算需要细胞消耗能量。在这里，我们明确计算了一个简单的双组分细胞网络计算配体浓度的能量代价，该网络实现了Berg-Purcell策略的噪声版本。我们表明，了解外部浓度需要打破细致平衡并消耗能量，学习越多，所需能量也越多。我们的计算表明，细胞计算的能量代价可能对设计在资源贫乏环境（如细菌孢子萌发网络）中运行的网络构成重要约束。
4. 研究意义与约束
我们的计算表明，细胞计算的能量代价可能对设计在资源贫乏环境（如细菌孢子萌发网络）中运行的网络构成重要约束。