Informacja

Czy istnieją przykłady szyfrowania w naturze?

Czy istnieją przykłady szyfrowania w naturze?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Istnieją przykłady matematyki w przyrodzie, takie jak liczba Fibonacciego, fraktale itp. Czy istnieją przykłady zaszyfrowanych informacji?

To, czego szukam, to wzór, który z pozoru wydaje się przypadkowy, ale po poddaniu go procesowi „odszyfrowywania”, jest to w rzeczywistości coś innego. Nie wzory, które wydają się przypadkowe, ponieważ są złożone.

Jednym z przykładów, który jest bliski, jest DNA. Ale widzę DNA jako formę kodowanie, nie szyfrowanie.


Jednym z przykładów jest rozwój układu odpornościowego. Rekombinacja V(D)J, wytwarzanie przeciwciał i wytwarzanie receptorów komórek T generuje specyficzny „klucz”, który w większości przypadków może być ominięty jedynie przez inwentarz molekularny danej osoby.

W tym sensie pasożyty, mutualiści i komensaliści mogą być postrzegani odpowiednio jako hakerzy czarnych, białych i szarych kapeluszy.

Innym przykładem jest inwentarz syntazy tRNA specyficznej dla organizmu i pasujące tRNA.


Jednym z przykładów jest przyciąganie nasienia do jaja. Wiele gatunków uwalnia swoje komórki jajowe i plemniki, aby połączyć się w wodzie. Jajo musi starać się uniknąć zapłodnienia przez plemniki innego gatunku. Tak więc komórka jajowa wydziela specjalny peptyd, który przyciąga plemniki w swoje miejsce. Sekwencja aminokwasowa tego peptydu jest unikalna dla każdego gatunku, a plemniki mogą rozpoznawać tylko peptyd wydzielany przez jajo własnego gatunku. Dla każdego innego plemnika peptyd jest po prostu kolejną cząsteczką obecną w wodzie. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK10010/


Może fałdowanie białka jest przykładem deszyfrowania? Z pojedynczej sekwencji pierwszorzędowej (tj. ciągu aminokwasów) nie można odgadnąć funkcji białka. Złożone białko jest jednostką funkcjonalną (oczywiście może być dalej modyfikowane).


Myślę, że rasę Bacteria – enzym restrykcyjny faga i enzym metylacyjny można uznać za formę szyfrowania. Jeśli twoje DNA nie jest "podpisane" odpowiednimi wzorcami metylacji, zostaje pocięte na kawałki i zniszczone. Jest to jednak strona podpisywania/weryfikacji szyfrowania, a nie strona szyfrowania/odszyfrowywania.

http://en.wikipedia.org/wiki/Restriction_modification_system


Właściwie myślę, że mogłem wymyślić biologiczną analogię do szyfrowania.

Jeśli zdefiniujesz szyfrowanie jako zbieranie informacji, dzielenie ich na losowe kawałki lub po prostu małe pakiety danych, które są wysyłane po drodze i gdy dotrą do źródła są składane z powrotem na podstawie klucza, aby niezamierzeni odbiorcy nie mogli zinterpretować informacji , powiedziałbym wtedy, że sposób, w jaki zmysły przetwarzają informacje, których doświadczamy, przetwarzają je, wysyłają po drodze, a następnie są ponownie kompilowane w celu uformowania naszego doświadczenia rzeczywistości, jest czymś podobnym do szyfrowania/odszyfrowywania.

Weź wizję. Nasze oko odbiera i skupia fotony światła w sygnałach elektrochemicznych, które są przekazywane do kory wzrokowej. W korze wzrokowej dane te są ponownie składane w nasze doświadczanie rzeczywistości otaczającego nas świata.

Gdybyśmy doświadczalnie byli w stanie połączyć się z tym sygnałem biegnącym wzdłuż nerwu wzrokowego i próbować go zinterpretować tylko na podstawie przepływu danych, to jest mało prawdopodobne, abyśmy byli w stanie odtworzyć gromadzony obraz w taki sposób, w jaki moglibyśmy odczytać sygnał elektryczny. impuls przesyłany z układu czujnika CMOS lub CCD. Mówię to, ponieważ nasz system wzrokowy jest predykcyjny. W rzeczywistości kora wzrokowa generuje więcej informacji niż jest odbieranych i przesyłanych z oczu.

Opracowujemy te klucze we wczesnym rozwoju dziecka i tworzymy te sieci neuronowe, abyśmy byli w stanie zbudować i zinterpretować obraz bez wszystkich danych. W ten sposób możemy poruszać się po świecie, prowadzić samochód, latać myśliwcem i radzić sobie z tkwiącym w systemie opóźnieniem sygnału. Może to być bardziej przykład kompresji sygnału, ale skompresowany sygnał bez poprawnego algorytmu dekompresji byłby podstawową formą szyfrowania.

Dzięki synestezji możemy również zobaczyć, że kiedy zachodzi przesłuch między obszarami mózgu, które różnią się od normy, wiadomości będą odbierane w możliwie niezamierzony sposób. Litery i cyfry mają kolory, dźwięki tworzą obrazy itp.


Nie jestem pewien, czy możemy nazwać to szyfrowaniem, ale

wzór, który z pozoru wydaje się przypadkowy, ale po przejściu go przez proces odszyfrowywania jest w rzeczywistości czymś innym

kojarzy mi się z niektórymi formami drapieżnego kamuflażu. Mówię z perspektywy ofiary: drapieżnik wtapia się w otoczenie, a ofiara postrzega po prostu „przypadkowe” środowisko. Kiedy ofiara „odszyfrowuje”, że w rzeczywistości jest coś innego, jest na ogół za późno.


Zakłada się, że sytuacje drapieżników mają powód do szyfrowania, ponieważ mają sygnalizację. Mogła więc nastąpić zmiana wyglądu zwijającego się węża, nie tylko przygotowującego się do ataku, ale wysyłającego jednocześnie fałszywe kody do zdobyczy lub zwijającego się inaczej do godów.

Po stronie odbierającej, czas trwania wzroku i ruchów głowy jelenia w trakcie obserwacji sceny można uznać za kryptoanalizę, ponieważ absorbują i przetwarzają dane oraz starannie dobierają odpowiedzi i środki zaradcze.


Komunikacja międzygatunkowa na poziomie ludzkim oczywiście obejmuje kryptografię, można przypuszczać, że większość zwierząt i roślin prawdopodobnie wykonuje jakąś wersję komunikacji, a co za tym idzie, pewną kryptografię (jak wszyscy mają drapieżniki). Wspomniany wcześniej przykład wirusowy wydaje się bardzo trafny, również interesujący może być komunikacja w większej grupie, biofilm wykazujący komunikację podobną do stada w obecności na przykład złożonych drapieżników lub antybiotyków. Jeśli wieloryby komunikują się w oceanie, być może bakterie i wirusy komunikują się i szyfrują niechemicznie w biofilmie i żywicielach.


Co to jest szyfrowanie? (Ze zdjęciami)

Szyfrowanie odnosi się do schematów algorytmicznych, które kodują zwykły tekst w nieczytelnej formie lub szyfrogramie, zapewniając prywatność. Odbiorca zaszyfrowanego tekstu używa „klucza” do odszyfrowania wiadomości, przywracając ją do oryginalnej postaci zwykłego tekstu. Kluczem jest mechanizm wyzwalający algorytm.

Hasła są zwykle szyfrowane przez przeglądarkę, aby uniemożliwić dostęp do nich osobom innym niż odbiorca.

Do czasu pojawienia się Internetu szyfrowanie było rzadko używane przez społeczeństwo, ale było w dużej mierze narzędziem wojskowym. Dzisiaj, dzięki marketingowi internetowemu, bankowości, opiece zdrowotnej i innym usługom, nawet przeciętny właściciel domu jest tego znacznie bardziej świadomy.

Https na początku adresu URL oznacza, że ​​witryna jest bezpieczna.

Przeglądarki internetowe automatycznie szyfrują tekst po połączeniu z bezpiecznym serwerem, czego dowodem jest adres zaczynający się od https. Serwer odszyfrowuje tekst po jego przybyciu, ale ponieważ informacje przemieszczają się między komputerami, przechwycenie transmisji nie będzie owocne dla nikogo „podsłuchującego”. Zobaczą tylko nieczytelny bełkot.

Istnieje wiele rodzajów szyfrowania i nie wszystkie są niezawodne. Ta sama moc komputera, która zapewnia silne szyfrowanie, może zostać wykorzystana do złamania słabych schematów. Początkowo uważano, że szyfrowanie 64-bitowe jest dość silne, ale dziś standardem jest 128-bitowe i bez wątpienia zmieni się to w przyszłości.

Chociaż przeglądarki automatycznie szyfrują informacje po połączeniu z bezpieczną witryną, wiele osób decyduje się na szyfrowanie również w swojej korespondencji e-mail. Można to łatwo osiągnąć za pomocą programów zawierających wtyczki lub interfejsy dla popularnych klientów poczty e-mail. Najdłużej trwający z nich nazywa się PGP (dość dobra prywatność), skromna nazwa bardzo silnego programu szyfrującego klasy wojskowej. PGP pozwala nie tylko szyfrować wiadomości e-mail, ale także pliki i foldery osobiste.

Szyfrowanie można również zastosować do całego woluminu lub dysku. Aby korzystać z dysku, jest on „montowany” za pomocą specjalnego klucza deszyfrującego. W tym stanie napęd może być normalnie używany i odczytywany. Po zakończeniu dysk jest demontowany i powraca do stanu zaszyfrowanego, nieczytelnego dla intruzów, koni trojańskich, programów szpiegujących lub szpiegujących. Niektóre osoby decydują się na przechowywanie programów finansowych lub innych poufnych danych na zaszyfrowanych dyskach.

Schematy szyfrowania są klasyfikowane jako symetryczny lub asymetryczny. Algorytmy klucza symetrycznego, takie jak Blowfish, AES i DES, działają z jednym, wstępnie ustalonym kluczem, który jest współdzielony między nadawcą a odbiorcą. Ten klucz zarówno szyfruje, jak i odszyfrowuje tekst. W schematach szyfrowania asymetrycznego, takich jak RSA i Diffie-Hellman, schemat ten tworzy „klucz paradla użytkownika: klucz publiczny i klucz prywatny. Klucz publiczny można opublikować online, aby nadawcy mogli użyć go do zaszyfrowania tekstu, który zostanie wysłany do właściciela klucza publicznego. Po zaszyfrowaniu zaszyfrowanego tekstu nie można odszyfrować, chyba że przez ten, który posiada klucz prywatny tej pary kluczy.Algorytm ten opiera się na dwóch kluczach współpracujących ze sobą.Szyfrowanie asymetryczne jest uważane za jeden krok bezpieczniejsze niż szyfrowanie symetryczne, ponieważ klucz odszyfrowywania może być przechowywany jako prywatny.

Silne szyfrowanie sprawia, że ​​dane są prywatne, ale niekoniecznie bezpieczne. Aby zapewnić bezpieczeństwo, odbiorca danych — często serwer — musi być pozytywnie zidentyfikowany jako strona zatwierdzona. Zwykle odbywa się to online za pomocą podpisów cyfrowych lub certyfikatów.

Ponieważ coraz więcej osób zdaje sobie sprawę z otwartego charakteru Internetu, poczty e-mail i komunikatorów, szyfrowanie bez wątpienia stanie się bardziej popularne. Bez niego informacje przekazywane przez Internet są nie tylko dostępne dla praktycznie każdego, ale często są przechowywane przez lata na serwerach, które mogą zmienić właściciela lub zostać naruszone na wiele sposobów. Z tych wszystkich powodów jest to cel, do którego warto dążyć.

Szyfrowanie zamienia zwykły tekst w zaszyfrowany tekst.


Przykłady konsumenckie

Przykłady konsumenckie są obfite, ponieważ każde zwierzę musi spożywać żywność, aby żyć. Konsumenci podzieleni są na cztery kategorie – podstawowe, średnie, wyższe i czwartorzędowe. Kategoria, w której znajduje się zwierzę, jest definiowana przez jego źródło pożywienia w określonym łańcuchu pokarmowym lub sieci pokarmowej, a niekoniecznie przez jego gatunek lub zwyczaje. Na przykład niedźwiedzie grizzly mają dostęp do łososia tylko w określonych porach roku, podczas gdy wczesną wiosną diety są w dużej mierze oparte na korzeniach i roślinożerne. W zależności od dostępnych źródeł pożywienia, pojedynczy gatunek może być umieszczony w różnych kategoriach. Poniższy prosty diagram pokazuje, jak łatwo jest zakłócić przepływ kaskada troficzna łańcucha pokarmowego.

Podstawowi konsumenci

Przykładami głównych konsumentów są zooplankton, motyle, króliki, żyrafy, pandy i słonie.

Podstawowymi konsumentami są roślinożercy. Ich źródłem pożywienia jest pierwszy poziom troficzny organizmów w sieci pokarmowej lub roślin. Rośliny są również określane jako autotrofy. Autotrofy wytwarzają własną energię ze światła słonecznego i podstawowych składników odżywczych poprzez fotosyntezę w dowolnym ekosystemie, terminy producent i autotrof mają to samo znaczenie. Dieta roślinożerna obejmuje nie tylko liście, gałęzie, kwiaty, owoce i korzenie roślin, ale także inne źródła autotroficzne, takie jak nektar oraz fitoplankton.

Pierwotni konsumenci żywią się wyłącznie autotrofami. Każdy organizm, który musi jeść, aby wyprodukować energię, jest zarówno heterotrof, jak i konsument. Raczej mylące, że pierwotni konsumenci znajdują się na drugim poziomie troficznym ekosystemu. Poziom troficzny to pozycja, jaką każdy organizm zajmuje w dowolnym łańcuchu pokarmowym. Ponieważ roślinność jest najbardziej podstawowym źródłem pożywienia, rośliny znajdują się na pierwszym poziomie troficznym. Roślinożercy znajdują się na kolejnym szczeblu drabiny troficznej, a zatem są głównymi konsumentami na drugim poziomie troficznym.

Konsumenci wtórni

Przykładami konsumentów wtórnych są skorki, mrówki, borsuki, węże, szczury, kraby, jeże, płetwale błękitne (ich dieta składa się głównie z kryla żywiącego się fitoplanktonem i zooplanktonu oraz fitoplanktonu), lwów i ludzi.

Konsumenci wtórni prawie zawsze konsumują zarówno producentów, jak i konsumentów pierwotnych i dlatego są zwykle klasyfikowani jako wszystkożercy. Konsumenci wtórni tworzą trzeci poziom troficzny łańcucha pokarmowego i są –, podobnie jak wszyscy konsumenci,– heterotrofami.

Trzeciorzędni konsumenci

Przykładami trzeciorzędnych konsumentów są jastrzębie, węże, krokodyle i niektóre duże koty.

Trzeciorzędni konsumenci mogą być wszystkożerni lub mięsożerni. Żywią się pierwotnymi i wtórnymi konsumentami, a także mogą zjadać producentów (rośliny). Aby łańcuch żywnościowy miał konsumenta trzeciego stopnia, musi istnieć konsument drugorzędny, który będzie mógł jeść.

Warto zauważyć, że różne organizmy w różnych sytuacjach lub w różnym czasie mogą występować na podobnie różnych poziomach troficznych. Na przykład weganie są głównymi konsumentami drugiego poziomu troficznego, ale duża część rasy ludzkiej to wszystkożercy. Innym przykładem może być spożycie wołowiny przed i po wprowadzeniu przepisów dotyczących gąbczastej encefalopatii bydła (BSE), w których ostatecznie zdecydowano o zaprzestaniu karmienia krów wołowych mączką mięsno-kostną. Przed uchwaleniem przepisów konsumpcja wołowiny przez ludzi klasyfikowałaby nas jako konsumentów trzeciorzędnych, ponieważ krowy jedzące wszystkożerną dietę same były klasyfikowane jako konsumenci drugorzędni. Po powiązaniu między gąbczastą encefalopatią bydła (BSE) a paszami opartymi na mięsie, farmy mogły karmić swoje stada wyłącznie dietami roślinnymi. Oznacza to, że ludzie obecnie jedzą wołowinę jako konsumenci wtórni, ponieważ gospodarstwa są upoważnione do produkcji wołowiny wyłącznie od konsumentów pierwotnych.

Konsumenci czwartorzędu

Przykładami czwartorzędowych przykładów są rekin biały, niedźwiedź polarny i aligator.

Konsumenci z czwartorzędu niekoniecznie są drapieżniki wierzchołkowe. Drapieżnik wierzchołkowy znajduje się na szczycie łańcucha pokarmowego, w którym istnieje, i nie jest żywą ofiarą żadnego innego organizmu. Konsument czwartorzędny jest po prostu konsumentem, który żeruje na konsumencie trzeciorzędnym. Aby zostać sklasyfikowanym jako konsument czwartorzędowy w łańcuchu pokarmowym lub sieci pokarmowej, musi istnieć konsument trzeciorzędny, na którym konsument czwartorzędowy będzie mógł żerować. Konsumenci czwartorzędu znajdują się w piąty poziom troficzny i nie można ich znaleźć w każdym łańcuchu pokarmowym. Im wyżej wspinamy się na drabinie konsumenckiej, tym więcej energii potrzeba do jej utrzymania. Wyjaśniono to na poniższej grafice, gdzie wielkość każdej warstwy piramidy troficznej wskazuje stosunek każdego gatunku do siebie w zdrowym łańcuchu pokarmowym.


Turbiny wiatrowe wzorowane na humbakach

Wiele naszych nowoczesnych projektów aerodynamicznych opiera się na raczej podstawowych zasadach. Aby uzyskać optymalną siłę nośną i minimalny opór, kluczowe znaczenie mają gładkie krawędzie i czyste linie. Jednak w całym królestwie zwierząt wiele gatunków jest zdolnych do wyjątkowego wzrostu. Na przykład humbak używa wyboistych płetw gruźliczych do napędu —, co wydaje się raczej sprzeczne z intuicją.

Zespół badawczy kierowany przez Harvard ustalił, że te guzki umożliwiają wielorybom wybranie bardziej stromego „kąta natarcia”. Kąt natarcia to kąt między przepływem wody a powierzchnią płetwy. W przypadku humbaków ten kąt ataku może być nawet o 40 procent bardziej stromy niż w przypadku płynnej płetwy. Ze względu na te małe grzbiety, w różnych punktach wzdłuż płetwy występują przeciągnięcia. To sprawia, że ​​o wiele łatwiej jest uniknąć pełnego przeciągnięcia.

Testy przeprowadzone przez Akademię Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych przy użyciu płetw modelowych wykazały, że te biomimetyczne płetwy zmniejszyły opór o prawie jedną trzecią i poprawiły siłę nośną o 8%. Whale Power, firma z siedzibą w Toronto w Kanadzie, już wykorzystała tę najnowszą technologię gruźlicy. Według MIT biomimetyczne łopaty Whale Power’s pomagają generować tę samą ilość energii przy prędkości 10 mil na godzinę, jaką konwencjonalne turbiny generują z prędkością 17 mil na godzinę.”


15 niesamowitych przykładów złotego podziału w przyrodzie

Słynna sekwencja Fibonacciego od wieków urzeka matematyków, artystów, projektantów i naukowców. Znany również jako Złoty Podział, jego wszechobecność i zdumiewająca funkcjonalność w przyrodzie sugeruje jego znaczenie jako fundamentalnej cechy Wszechświata.

Rozmawialiśmy już wcześniej o serii Fibonacciego i Złotym Raporcie, ale warto to szybko przejrzeć. Sekwencja Fibonacciego zaczyna się tak: 0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55 i tak dalej w nieskończoność. Każda liczba jest sumą dwóch poprzedzających ją liczb. To prosty wzór, ale wydaje się być rodzajem wbudowanego systemu numeracji w kosmos. Oto 15 zdumiewających przykładów phi w naturze.

Seria Fibonacciego: Kiedy matematyka staje się złota

Seria Fibonacciego, zestaw liczb, które szybko rosną, rozpoczęła się jako średniowieczny żart matematyczny…

Leonardo Fibonacci wymyślił sekwencję podczas obliczania idealnych par ekspansji królików w ciągu jednego roku. Dziś jej wyłaniające się wzorce i proporcje (phi = 1,61803. ) można zobaczyć od mikroskali do makroskali, aż do systemów biologicznych i obiektów nieożywionych. Podczas gdy Złoty Podział nie uwzględnia każdy struktura lub wzór we wszechświecie, z pewnością jest ważnym graczem. Oto kilka przykładów.

1. Płatki kwiatów

Liczba płatków kwiatu jest konsekwentnie zgodna z ciągiem Fibonacciego. Znane przykłady to lilia, która ma trzy płatki, jaskry, które mają pięć (na zdjęciu po lewej), cykoria 21, stokrotka 34 i tak dalej. Phi pojawia się w płatkach ze względu na idealny układ upakowania, wybrany przez procesy darwinowskie, każdy płatek jest umieszczony na 0,618034 na obrót (z okręgu 360°), co pozwala na najlepszą możliwą ekspozycję na światło słoneczne i inne czynniki.

2. Głowice nasienne

Główka kwiatu również podlega procesom Fibonacciana. Zazwyczaj nasiona są produkowane w środku, a następnie migrują na zewnątrz, aby wypełnić całą przestrzeń. Słoneczniki stanowią doskonały przykład tych spiralnych wzorów.

W niektórych przypadkach główki nasion są tak ciasno upakowane, że ich całkowita liczba może być dość wysoka — nawet 144 lub więcej. A kiedy liczymy te spirale, suma ma tendencję do zgadzania się z liczbą Fibonacciego. Co ciekawe, do optymalizacji wypełnienia wymagana jest liczba wysoce nieracjonalna (czyli taka, która nie będzie dobrze reprezentowana przez ułamek). Phi pasuje całkiem nieźle.

3. Szyszki

Podobnie strąki nasienne na szyszce ułożone są w spiralny wzór. Każdy stożek składa się z pary spiral, z których każda skręca w górę w przeciwnych kierunkach. Liczba kroków prawie zawsze będzie odpowiadać parze kolejnych liczb Fibonacciego. Na przykład stożek 3-5 to stożek, który spotyka się z tyłu po trzech krokach wzdłuż lewej spirali i pięciu krokach wzdłuż prawej.

4. Owoce i warzywa

Podobnie, podobne spiralne wzory można znaleźć na ananasach i kalafiorach.

5. Gałęzie drzewa

Ciąg Fibonacciego można również zobaczyć w sposobie formowania lub podziału gałęzi drzew. Główny pień będzie rósł, aż wytworzy gałąź, która tworzy dwa punkty wzrostu. Następnie jedna z nowych łodyg rozgałęzia się na dwie, podczas gdy druga jest uśpiona. Ten wzór rozgałęzień powtarza się dla każdej nowej łodygi. Dobrym przykładem jest kichanie. System korzeniowy, a nawet glony wykazują ten wzór.

6. Muszle

Innym przykładem są unikalne właściwości Złotego Prostokąta. Ten kształt, prostokąt, w którym stosunek boków a/b jest równy złotemu średniemu (phi), może skutkować procesem zagnieżdżania, który można powtarzać w nieskończoność — i który przybiera formę spirali. Nazywa się spiralą logarytmiczną i obfituje w przyrodę.

Muszle ślimaków i muszle łodzików podążają za spiralą logarytmiczną, podobnie jak ślimak ucha wewnętrznego. Można to również zobaczyć w rogach niektórych kóz i kształcie niektórych pajęczyn.

7. Galaktyki spiralne

Nic dziwnego, że galaktyki spiralne również podążają za znanym wzorem Fibonacciego. Droga Mleczna ma kilka ramion spiralnych, z których każde ma spiralę logarytmiczną o wartości około 12 stopni. Co ciekawe, galaktyki spiralne wydają się przeczyć fizyce newtonowskiej. Już w 1925 roku astronomowie zdali sobie sprawę, że ponieważ prędkość kątowa rotacji dysku galaktycznego zmienia się wraz z odległością od środka, ramiona promieniste powinny się zakrzywiać wraz z obrotem galaktyk. Następnie, po kilku obrotach, ramiona spiralne powinny zacząć owijać się wokół galaktyki. Ale nie — stąd tak zwany problem z uzwojeniem. Wygląda na to, że gwiazdy na zewnątrz poruszają się z prędkością wyższą niż oczekiwano — unikalna cecha kosmosu, która pomaga zachować ich kształt.

8. Huragan

9. Twarze

Twarze, zarówno ludzkie, jak i nieludzkie, obfitują w przykłady Złotego Podziału. Usta i nos są umieszczone na złotych odcinkach odległości między oczami a podbródkiem. Podobne proporcje widać z boku, a nawet samego oka i ucha (które biegnie po spirali).

Warto zauważyć, że ciało każdej osoby jest inne, ale średnie w populacjach mają tendencję do phi. Mówi się również, że im bardziej nasze proporcje przylegają do phi, tym bardziej „atrakcyjne” są te cechy postrzegane. Na przykład, najbardziej „piękne” uśmiechy to te, w których siekacze centralne są o 1,618 szersze niż siekacze boczne, które są o 1,618 szersze niż kły i tak dalej. Jest całkiem możliwe, że z evo-psychicznego punktu widzenia jesteśmy przygotowani do lubienia form fizycznych, które stosują się do złotego podziału — potencjalnego wskaźnika sprawności i zdrowia reprodukcyjnego.

10. Palce

Patrząc na długość naszych palców, każdy odcinek — od czubka podstawy do nadgarstka — jest większy niż poprzedni o mniej więcej stosunek phi.


Wyjaśnienie i teleologia w Arystotelesowskiej nauce o przyrodzie

Mariska Leunissen, Wyjaśnienie i teleologia w Arystotelesowskiej nauce o przyrodzie, Cambridge University Press, 2010, 250 s., 85,00 USD (hbk), ISBN 9780521197748.

Recenzja: Devin Henry, University of Western Ontario

Żadna idea nie jest bardziej synonimem Arystotelesa i żadna bardziej fundamentalna dla filozofii Arystotelesa niż teleologia. Jest więc dość niezwykłe, że istnieją tylko dwie pełnowymiarowe monografie w języku angielskim poświęcone wyłącznie temu tematowi -- Monte Johnsona Arystoteles o teleologii (OUP 2005) a teraz Mariska Leunissen Wyjaśnienie i teleologia w Arystotelesowskiej nauce o przyrodzie. (Istnieje jeszcze jedna monografia w języku włoskim: D. Quarantotto, 2005, Causa finale, sostanza, essenza in Aristotele, Saggi sulla struttura dei processi teleologici naturali e sulla funzione dei telos, Napoli: Bibliopolis.) Siłą książki Leunissen, która odróżnia ją od innych rozważań na temat teleologii Arystotelesa, jest to, że jej interpretacja wywodzi się z uważnej analizy rzeczywistego wykorzystania przez Arystotelesa wyjaśnień teleologicznych w pracach biologicznych, na czym polega większość można znaleźć interesujący materiał. Bada imponujący asortyment przykładów tekstowych i oferuje szczegółową ekspozycję ich treści. Rezultatem jest bogaty opis tego, jak Arystoteles uważa, że ​​przyczynowość teleologiczna działa w przyrodzie i jak przyczyny ostateczne należy zintegrować w bardziej wszechstronny obraz wyjaśniania w naukach przyrodniczych. Wyjaśnienie i teleologia w Arystotelesowskiej nauce o przyrodzie jest ważnym wkładem do badań nad teleologią Arystotelesa. I choć Leunissen z pewnością nie będzie ostatnim słowem na ten temat, jej książka znacząco przyczyniła się do debaty i musi być zaangażowana przez każdego, kto chce zająć się tematem od tego momentu.

Główny argument książki jest zorganizowany wokół trzech głównych idei. Po pierwsze, Leunissen twierdzi, że aby uchwycić teleologię Arystotelesa, musimy dokonać rozróżnienia między dwa rodzaje przyczynowości teleologicznej, które nazywa teleologią „pierwotną” i „wtórną”. Po drugie, wyjaśnienia w naukach przyrodniczych często wykorzystują zasady teleologiczne (takie jak „przyroda nie robi nic na próżno”), które według Leunissena funkcjonują jako heurystyczny urządzenia: są stosowane przez przyrodników, aby pomóc odkryć te przyczynowo istotne cechy, które mają zostać wybrane w ostatecznych wyjaśnieniach. Po trzecie, naukowa wartość przyczyn celowych dla Arystotelesa polega na ich posiadaniu wyjaśniający zamiast przyczynowy priorytet. Między innymi ma to znaczenie dla tego, jak rozumiemy zagadkowe uwagi Arystotelesa o demonstracjach przez przyczyny celowe w Analityka tylna II 11. Swoją recenzję poświęcę krytycznej ocenie tych trzech twierdzeń. I chociaż nie zgadzam się z kilkoma aspektami interpretacji Leunissen, ogólnie uważam, że jej argumenty są zarówno pouczające, jak i przekonujące.

Teleologia pierwotna i wtórna

Podczas gdy Leunissen ma coś do powiedzenia na temat ruchu żywiołów i ciał niebieskich (zob. zwłaszcza rozdział 5), skupia się głównie na żywych istotach i ich częściach. Wydaje się to uzasadnione. Arystoteles bowiem dwukrotnie mówi, że żywe istoty są substancjami „przede wszystkim” (Metafizyka 1041b28-31, 1043b19-23), a więc powinniśmy oczekiwać, że organizmy będą wykazywać teleologię w ścisłym tego słowa znaczeniu. Charakterystycznym wkładem Leunissen w nasze rozumienie naturalnej teleologii Arystotelesa jest jej twierdzenie, że przynajmniej jeśli chodzi o organizmy, Arystoteles wyróżnia dwa wzory przyczynowości teleologicznej:

W pierwszym przypadku to obecność istniejącego wcześniej potencjału formy kieruje działaniami o charakterze formalnym, a tym samym kieruje teleologicznym procesem jego realizacji. W drugim przypadku to obecność pewnych potencjałów materialnych pozwala na określone zastosowania teleologiczne (a nie na inne) działania natury formalnej w korzystaniu z tych materiałów są wtórne wobec operacji materialnej konieczności, która wytworzyła te materiały w pierwsze miejsce. Oba procesy wiążą się zatem z działaniem nakierowanym na cel o charakterze formalnym – dlatego oba procesy kwalifikują się jako teleologiczne, ale w pierwszym przypadku działania są przede wszystkim „napędzane formą” (np. forma ulotki wymaga wytworzenia skrzydeł), w drugim są przede wszystkim „napędzane materią” (np. dostępność twardych materiałów pozwala na produkcję elementów ochronnych, takich jak rogi i włosy). (s. 20 pełna dyskusja na s. 18-22, 85-99)

Według Leunissena teleologia pierwotna polega na urzeczywistnianiu „istniejącego wcześniej potencjału formy”. (Jeśli mogę pożyczyć nowoczesną analogię, pomyśl o wykonaniu odziedziczonego programu, który koduje pewne cechy). Tutaj realizowana forma stanowi ostateczną przyczynę procesu, który do niej prowadzi, podczas gdy mówi się, że proces ten jest „dla ze względu na „ta forma właśnie dlatego, że jest aktualizacją potencjału” dla ten koniec. Leunissen dowodzi, że ten rodzaj przyczynowości teleologicznej jest związany z tymi częściami, które Arystoteles opisuje jako „warunkowo konieczne” do realizacji funkcji życiowych (przetrwania) lub zasadniczych (określających rodzaj) organizmu. Teleologia wtórna natomiast działa w przypadkach, w których Arystoteles mówi o formalnej naturze „używania” surowców, które powstały z powodu materialnej (a nie warunkowej) konieczności w celu osiągnięcia jakiegoś dobrego celu. Części, które wynikają z tego rodzaju przyczyn, są obecne nie dlatego, że są niezbędne do wykonania jakiejś życiowej lub istotnej funkcji, ale dlatego, że w jakiś sposób przyczyniają się do dobrostanu organizmu. Jak ujmuje to Leunissen, teleologia wtórna generuje części, które są obecne nie ze względu na żyjący ale dla żyć dobrze (s. 19, patrz także s. 89-95).

Załóżmy na przykład, że definiujemy ryby jako zakrwawionych pływaków, którzy ochładzają się, nabierając wody. Jak wszystkie krwawe zwierzęta, ryby muszą mieć wątrobę i serce, aby przeżyć (ROCZNIE IV 12, 677a36-b5). A ponieważ są (z definicji) pływakami, które oddychają w wodzie, muszą mieć również płetwy i skrzela. Wszystkie te części są zawarte w podstawowym projekcie ryby, którego konstrukcja jest zakodowana w programie rozwojowym realizowanym przez jej formalną naturę ("potencjał formy" Leunissena). Przypuśćmy teraz, że podczas opracowywania powstają pewne materiały, które nie są kodowane przez program, ale stają się, powiedzmy, niezbędnym produktem ubocznym procesu wytwarzania płetw. Nie będąc marnotrawstwem, natura wykorzysta tę materię, aby dodać do podstawowego projektu ryb. Może dodać linię boczną, aby pomóc rybom lepiej wykrywać zdobycz lub może dać jej płetwę grzbietową wyposażoną w twarde kolce dla dodatkowej ochrony. Żadna z tych dodatkowych części nie jest absolutnie wymagane za bycie rybą, w tym sensie, że natura mogłaby zaprojektować rybę bez tych części, ale zamiast tego są one dodawane, aby w jakiś sposób poprawić jej życie. W schemacie Leunissena są one wynikiem teleologii „wtórnej”.

Zgodnie z tą interpretacją teleologia pierwotna i wtórna dzieli się wzdłuż dwóch osi: pod względem charakteru zaangażowanego procesu przyczynowego (pierwsza obejmuje urzeczywistnianie „istniejącego wcześniej potencjału formy” działającego poprzez „warunkową konieczność”, podczas gdy druga obejmuje formalny „wykorzystywanie” materiałów dodatkowych, których obecność wynika z „konieczności materialnej”) oraz w zakresie statusu części wynikających z tych procesów (pierwszy gwarantuje tworzenie części bezwzględnie niezbędnych do istnienia, a drugi gwaran- tuje tworzenie części pomocniczych, które przyczyniają się do dobrego samopoczucia organizmu). Biorąc pod uwagę obecność tych dwóch wzorców przyczynowości teleologicznej, Leunissen argumentuje, że aby zrozumieć jakiekolwiek szczególne zastosowanie teleologii naturalnej, musimy ustalić, czy tworzenie celu, który stanowi ostateczną przyczynę, jest przede wszystkim napędzane według formy (pierwotna teleologia) lub przez materię (teleologia wtórna). Rozdział 4, §4.3 wymienia dwa wzorce wyjaśnień teleologicznych, w których forma jest czynnikiem przyczynowo-pierwotnym i trzy wzorce, w których materia jest czynnikiem przyczynowo-pierwotnym. Rozróżnienie między teleologią pierwotną i wtórną stanowi sedno interpretacji Leunissen, więc poświęcę trochę czasu na rozwinięcie mojej oceny tej idei, zanim przejdę do jej dwóch pozostałych tez.

Są dwa sposoby, na które ktoś może odpowiedzieć Leunissenowi tutaj. Po pierwsze, można zgodzić się, że Arystoteles rozróżnia między: niezbędny części, które są obecne, ponieważ zwierzę nie mogłoby bez nich istnieć i pomocniczy części, które są obecne, ponieważ przyczyniają się do jego dobrego samopoczucia (np. GA I 4, 717a15-17), ale zaprzeczyć, że prowadzi to do rzeczywistego rozróżnienia między rodzajami przyczynowości teleologicznej. Na przykład w GA II 6 Arystoteles mówi nam, w jaki sposób natura formalna może „wykorzystać” konieczne materialnie zmiany do osiągnięcia swoich celów rozwojowych (743a36-b8), co brzmi jak opis teleologii wtórnej Leunissena. Jednak części, które Arystoteles przypisuje temu rodzajowi przyczynowości teleologicznej, obejmują mięso, kości i ścięgna – części, które są niezbędne do istnienia zwierzęcia. Ponownie, w GA II 4 mówi się nam, że natura formalna wykorzystuje rzeczy, które powstają „z [materialnej] konieczności” w celu wytworzenia zestawu błon pozazarodkowych wokół zarodka (739b26-32). To znowu nie są części pomocnicze, które w jakiś sposób poprawiają sposób życia zwierzęcia, ale są absolutnie kluczowe dla jego przetrwania, ponieważ żaden embrion nie mógłby przetrwać do dorosłości, gdyby nie był otoczony takimi błonami. Oba te przykłady sugerują, że dokonane przez Arystotelesa rozróżnienie między koniecznymi i pomocniczymi częściami nie może być zgrabnie odwzorowane na rozróżnienie, które widzi Leunissen między pierwotną i wtórną przyczynowością teleologiczną.

Innym sposobem, w jaki można odpowiedzieć na interpretację Leunissena, jest zaprzeczenie, że naturalną teleologię Arystotelesa można podzielić na dwa dyskretne formularze. In distinguishing primary teleology from secondary teleology Leunissen has certainly put her finger on some important differences in the way Aristotle understands teleological causation. But these differences may turn out to be more nuanced and continuous than Leunissen's strict dichotomy allows. Consider the following three examples, all of which involve final causation to different degrees:

Przypadek 1 . Fins (cf. PA IV 13, 695b17-26). Both the raw materials and the part itself come to be for the sake of the function eventually performed by that part (e.g., swimming). Here all (or at least most) aspects of the part's development can be traced to the goal-directed actions of the animal's formal nature.

Przypadek 2 . Horns (PA III 2, 663b21-22). In this case the formal nature takes raw materials that are already present owing to material (rather than conditional) necessity and fashions them into an organ capable of performing some useful function (e.g., defense).

Case 3. Omentum (PA IV 3, 677b21-8). Both the raw materials oraz the part itself come to be through material necessity alone. Here all aspects of the part's development can be traced to non-teleological changes arising from the organism's material nature. But once the part has come into being, it is then put to work in the mature organism for some useful function.

Leunissen identifies case (1) with primary teleology and cases (2) and (3) with secondary teleology (for the latter see Leunissen, pp. 92-5). But this dichotomy effaces certain similarities and differences between the three cases that seem equally important for understanding Aristotle's use of teleology.

First, as Leunissen notes, (1) differs from (2) and (3) in terms of the origins of the raw materials. In (1) the matter that is used to make the part is there ponieważ it is required for that part to perform its function. As Aristotle puts it, the matter is "conditionally necessary" for that end. By contrast, the raw materials used in (2) and (3) do not come to be for the sake of anything but owe their existence to material necessity alone. With horns, for example, Aristotle says that nature "borrows (katakechrêtai)" materials that are "present of necessity" (tois huparchousin ek anankês) for the sake of making something good (PA 663b21-2). However, there is also an important sense in which case (2) resembles case (1), which distinguishes them both from case (3). As Leunissen herself notes, in both (1) and (2) the development of the part itself is controlled by the goal-directed actions of the formal nature operating for the sake of an end (p. 20). Horns are made for defense just as much as fins are made for swimming. The fact that horns are made from raw materials that happen to result from non-teleological forces seems to be of little significance when compared with the teleological processes involved in transforming those materials into a functioning organ. At least Leunissen gives us no reason to think that in such cases the teleological actions of the formal nature in constructing the part should be considered "secondary" to the non-teleological changes that produced the raw materials on which it operates. The distinction between (1) and (2) thus seems to be more a difference in emphasis than a difference in kind.

With (1) and (2), then, the parts in question are both generated by the formal nature aiming at a specific goal, which allows us to say that those parts come to be for the sake of their functions (pace Leunissen, p. 95). With (3) the part in question is simply używany by the mature organism for some useful function, but it did not come to be for that reason since its generation was driven entirely by material-level forces operating independently of teleological causation. This seems to warrant grouping (1) and (2) in opposition to (3) from the perspective of the developmental process itself.

To accommodate this, one might accept Leunissen's basic distinction between kinds of teleology but insist on a third kind of "tertiary" teleology. Like cases of secondary teleology, tertiary teleology would involve parts whose raw materials are present owing to material necessity alone. However, they differ from cases of secondary teleology in that the part itself also results from material necessity, whereas in secondary teleology (like primary teleology) the actual formation of the part from those materials is still governed by the goal-directed activities of the formal nature. Alternatively, one might agree with Leunissen that there are important differences in the way Aristotle understands teleological causation but deny that these can be captured by discrete and mutually exclusive categories. Instead (the objection goes) Aristotle sees those differences as a matter of degree so that any attempt to draw sharp divisions between "kinds of teleology" involves imposing artificial boundaries on something that is ultimately continuous.

Teleological Principles as Heuristic Devices

In addition to standard teleological explanations of the form "X is/comes to be for the sake of Y", Leunissen also considers Aristotle's use of various teleological principles, which she describes as "generalizations over the goal-directed actions of the formal nature (or soul) of an animal while engaged in animal generation" (p. 119). These include such principles as nature does nothing in vain (IA 2, 704b12-17), nature does everything either because it is (conditionally) necessary or because it is better (GA I 4, 717a15-16) and nature only provides weapons to those that can use them (PA III 1, 661b27-32). What is the epistemological status of such principles? How do they fit into Aristotle's broader philosophy of science? According to one view, such teleological principles function as explicit premises in biological demonstrations. [1] Against this Leunissen argues that their role is best characterized as heuristic. Such principles help point the natural scientist towards those causally relevant factors that are to be picked out in the ultimate explanations of phenomena -- explanations, moreover, whose premises will make no reference to those principles as causes (p. 112). Leunissen offers three reasons for why such principles cannot function as premises in demonstrations (pp. 122-3), though I shall leave it to the reader to assess the merits of her arguments.

I suspect that the right interpretation lies somewhere between these two views. There are definitely cases where Aristotle uses teleological principles heuristically. Na przykład w GA II 5 Aristotle asks why males exist in addition to females. To help resolve this puzzle Aristotle invokes the principle that nature does nothing in vain: since nature makes nothing in vain, males must make Niektóre contribution to generation. But the principle doesn't wyjaśniać anything for it doesn't tell us what that contribution is. Instead, it simply prompts us to consider what it is that females are unable to supply by examining embryos that are generated parthenogenetically. (For another example see GA I 4, 717a11-21 and Leunissen's discussion on pp. 125-7.) But not all uses of teleological principles function in this way. Sometimes the fact captured by the principle jest one of those causally relevant features that cannot be eliminated from the final account without crucial loss of explanatory content (e.g., IA VIII, 708a10-20 GA II 6, 744a34-744b1). If this is right, then Aristotle's teleological principles should not be seen as performing any single function in his natural science. Sometimes they are used as heuristic devices that help us find the causally relevant features to be cited in the ultimate explanation, and other times they capture basic facts about the world that are among those causally relevant features themselves, whether those facts alone provide the ultimate explanation so that no further facts are needed to explain the phenomenon in question or whether they simply form an ineliminable part of that ultimate explanation along with other causally relevant facts.

The Importance of Final Causes

Let me turn briefly to Leunissen's third thesis. One of the main questions raised by Aristotle's teleology is why he thinks natural science must have recourse to final causes at all. Why are final causes indispensable to the science of nature? Leunissen's position lies somewhere between the interpretation that says Aristotle's final causes play a sam heuristic role [2] and the interpretation that sees his commitment to final causes as stemming from a belief that natural phenomena cannot come to be by material necessity alone. [3] In contrast to the latter interpretation, Leunissen argues that Aristotle's attraction to teleology derives primarily from his belief that inquiring into final causes is the most effective method for acquiring scientific knowledge (p. 209). The functions and goals that constitute final causes are usually obvious to perception and as such provide the best starting points for discovering other causally relevant properties and changes related to the explanandum (p. 211). For Aristotle, those properties and changes are all equally opaque from a mechanistic point of view they only become salient when organisms and their parts are studied as teleologically organized wholes (see Resp. 3, 471b24-9). In this way Leunissen argues that the importance of final causes lies in their explanatory priority:

Through the investigation of natural phenomena from a teleological viewpoint, one is able to distinguish the causally relevant features of those phenomena, and thereby to discover the features that are to be included in the complete explanation of them. The identification of final causes thus helps to frame the search for material, formal and efficient causes of some phenomenon and thereby to find its complete causal explanation. (p. 211)

At the same time Leunissen is careful to distance her interpretation from the so-called Kantian reading that sees Aristotle's final causes as merely heuristic. On that reading, Aristotle thinks it is useful to look at nature jak gdyby it was governed by final causes, since adopting a teleological perspective helps to identify the real (i.e., material-efficient) causes of things. Since Aristotle thinks final causes have no ontological significance, he thinks natural science can dispense with them once the true causes have been found. Leunissen denies that this is Aristotle's view (p. 112). On her reading, Aristotle sees natural science as a search for the ultimate causes of natural phenomena, and these include final causes. Those final causes have real ontological force and constitute an ineliminable feature of Aristotle's world. Living things really are teleologically organized wholes whose generation is controlled by the goal-directed actions of their formal natures.

The back cover jacket describes the intended audience for this book as "those who are interested in Aristotle's natural science, his philosophy of science, and his biology". But given the significance of teleology, not only for Aristotle's own philosophy but for the history of philosophy in general, this book will be of interest to a much broader audience. While the reader is assumed to have some familiarity with Aristotle's philosophy of nature, Leunissen's discussion is quite accessible. Most technical concepts are explained and illustrated with examples, and she offers an abundance of textual evidence in support of her claims. The merits of Leunissen's book are by no means exhausted by the ideas I have discussed in this review. And my criticisms should in no way be taken as a negative assessment of its overall achievements. Leunissen has many important things to say about the positive role that material necessity plays in Aristotle's account of teleology, about Aristotle's famous defense of teleology in Fizyka II 8, how the doctrine of final causes is integrated into the theory of demonstration in Posterior Analytics II 11 and how this compares with Aristotle's actual practice of providing teleological explanations in the biological works, and what the limits of teleology are vis-à-vis Aristotle's understanding of cosmology. Readers may not agree with Leunissen's views at every turn, but there is certainly no shortage of philosophically engaging ideas in her book.

[1] James Lennox, "Nature Does Nothing in Vain", in J. Lennox (ed.), Aristotle's Philosophy of Biology: Studies in the Origins of Life Science, Cambridge University Press, 2001, pp. 205-224.

[2] Wolfgang Wieland, "The Problem of Teleology", in J. Barnes, M. Schofield, R. Sorabji (eds.), Articles on Aristotle, Duckworth Academic Press, 1975, pp. 141-160.


Carrying Capacity Examples

North American Deer Flourish

An example of a situation in which the carrying capacity of an environment was exceeded can be seen within the deer populations of North America.

After the widespread elimination of wolves – the natural predator of North American deer – the deer reproduced until their need for food exceeded the environment’s ability to regenerate their food. In many areas, this resulted in large numbers of deer starving until the deer population was severely reduced.

Deer, being a fairly large North American herbivore, were capable of eating leaves off of trees and shrubs, as well as low-growing plants like flowers and grass. And they required a lot of leaves to keep them going, as members of different species of deer could weigh anywhere from 50 to 1,500 pounds!

But when European settlers severely depleted the population of wolves, who they found to be a danger to human children and livestock, an unexpected consequence resulted: deer began to multiply out of control, until they exceeded the carrying capacity of their environment.

North American Deer Decline

As a result, deer began to starve. Plants species also began to suffer, some even being threatened with extinction as the starving deer ate all the green plants they could find.

When humans realized what was happening – and it began to affect their own food sources, after wild deer began to invade gardens and farms looking for crops to eat – they began to give nature a helping hand in reducing the deer population.

In modern times, some areas “cull” deer – a practice where deer are systematically hunted, not just for meat or sport, but to prevent deer starvation and damage to plants. Other areas have even begun to re-introduce wolves, and these areas have seen healthier ecosystems, gardens, and crops as a result.

The story of the North American wolves and deer has acted as a cautionary tale for people considering making changes of any kind to their natural environment, which might have unintended consequences.

The Daisyworld Model

The hypothetical “Daisyworld” model is a model developed by scientists to study how organisms change their environment, and how ecosystems self-regulate.

In the original “Daisyworld” mathematical simulation, there were only two types of life forms: black daisies, which increase the environment’s temperature by absorbing heat from the Sun (this is a real property of black materials), and white daisies, which decrease the environment’s temperature by reflecting the Sun’s heat (this is also a real effect of white-colored materials).

Each species of daisies had to live in a proper balance with the other species. If the white daisies overpopulated, the world would become too cold. Daisies of both types would begin to die off, and the world would start to regain equilibrium. The same held true for black daisies: if they become overpopulated, the world becomes warmer and warmer until the daisies began to die off again.

Real-life ecosystems are much more complicated than this, of course.

Each organism has many needs, and how well the environment can meet those needs might depend on what other organisms it shares the environment with.

Humans Change the Carrying Capacity

Humans have become one of the world’s only global species my mastering technology. Time and time again, the human species has overcome a factor, such as availability of food or the presence of natural predators, that limited our population.

The first major human population explosion happened after the invention of agriculture, in which humans learned that we could grow large numbers of our most nutritious food plants by saving seeds to plant in the ground. By making sure those seeds got enough water and were protected from competition from weeds and from being eaten by other animals we insured a steady food supply.

When agriculture was invented, the human population skyrocketed – scientists think that without agriculture, between 1 million and 15 million humans were able to live on Earth. Today, there are about 1 million humans in the city of Chicago alone!

By the Middle Ages, when well-organized agriculture had emerged on every continent, there were about 450 million – or about half a billion – humans on earth.

Putting Technology to Work

A new revolution in Earth’s capacity to carry humans began in the 18th and 19th centuries when humans began to apply advanced and automated technology to agriculture. The use of inventions such as the mechanical corn picker and crop rotation – a way of growing different crops in a sequence that enriches the soil and leads to higher yields – allowed humans to produce even more food. As a result, the world population tripled from about half a billion to 1.5 billion people.

In the twentieth century, a third revolution occurred when humans began to learn how to rewrite the genomes of the plants, using viruses to insert new genes into seeds directly instead of relying on selective breeding and random mutation to increase crop yields. The result was another drastic increase in the Earth’s ability to produce food for humans.

During the 20th century, Earth’s human population more than quadrupled, from 1.5 billion to 6.1 billion. We’ve come a long way from the pre-agricultural days!

But some scientists worry that we may be well on our way to exceeding the Earth’s carrying capacity – or that we may have already done so.

What is the Human Carrying Capacity?

Though we have massively expanded the carrying capacity for the human species, our activities are not without consequence. There are several possible limitations on the human species that not even technology can save us from.

Scientists point to the rapid decline of bee populations – which are necessary to pollinate some of our crops, and which many scientists believe are being killed by pesticides we use to protect those same crops – as evidence that our current food production practices may not be sustainable for much longer.

The proliferation of poisonous algae, which can poison our water supplies and which feeds on the same fertilizer we use to feed our crops, is another worrisome sign that we may be exceeding our carrying capacity, and may begin to cause problems for ourselves if our population continues to grow.

Some scientists fear that humans may exceed the Earth’s carrying capacity for humans, and encourage the use of contraception to decrease birth rates in order to prevent human populations from exhausting their sources of food and other vital resources.


Where To Observe Fractals In Nature:

Walking through a forest, you will find fractal patterns in the network-like branching patterns everywhere among the ferns, trees, roots, leaves, and the fungal mycelium in the soil.

You will also find them throughout the natural world in the patterns of streams, rivers, coastlines, mountains, waves, waterfalls and water droplets.

Here are some examples of fractal patterns in nature:

1. Trees

Trees are perfect examples of fractals in nature. You will find fractals at every level of the forest ecosystem from seeds and pinecones, to branches and leaves, and to the self-similar replication of trees, ferns, and plants throughout the ecosystem.

2. River Deltas

This aerial footage from NASA of the Ayeyarwady River Delta (also referred to as Irrawaddy) in Myanmar is a great example of the fractal branching patterns of river delta ecosystems.

3. Growth Spirals

You will also find fractal patterns in growth spirals, which follow a Fibonacci Sequence (also referred to as the Golden Spiral) and can be seen as a special case of self-similarity.

4. Flowers

Observe the self-replicating patterns of how flowers bloom to attract bees. Gardens are amazing places to explore the fractal nature of growth.

5. Romanesco Broccoli

You won’t find it in the forest, but this edible flower bud of the species Brassica oleracea (broccoli) from Italy is a wholesome and delicious example of fractal geometry.

These arrangements have explanations at different levels – mathematics, physics, chemistry, biology. Here’s what Wikipedia has to say about what the sciences have observed about these patterns in nature:

“From the point of view of physics, spirals are lowest-energy configurations which emerge spontaneously through self-organizing processes in dynamic systems. From the point of view of chemistry, a spiral can be generated by a reaction-diffusion process, involving both activation and inhibition. Phyllotaxis is controlled by proteins that manipulate the concentration of the plant hormone auxin, which activates meristem growth, alongside other mechanisms to control the relative angle of buds around the stem. From a biological perspective, arranging leaves as far apart as possible in any given space is favored by natural selection as it maximizes access to resources, especially sunlight for photosynthesis.”

Fractals are hyper-efficient in their construction and this allows plants to maximize their exposure to sunlight and also efficiently transport nutritious throughout their cellular structure. These fractal patterns of growth have a mathematical, as well as physical, beauty.


2. Materiały i metody

The schema of Cryfa is demonstrated in Supplementary Figure S1. For the purpose of encrypting and compacting a Fastq file by Cryfa, it is first split into headers, bases and quality scores. Similarly, a Fasta file is split into headers and bases. In the next step, packing of these split segments is performed in different fixed-size blocks, in a way that each block maps a tuple of symbols into an ASCII character. The number of symbols considered for each tuple can be different for headers, bases and quality scores. The next step is employing a key file, containing a password, to shuffle the packed content that is obtained by joining the outputs of different packing blocks. Supplementary Note S4 provides with a guideline for making the key file, which can be carried out by the ‘keygen’ tool that we have provided alongside the Cryfa tool. As the result of shuffling, the content becomes uniformly permuted and transformed into pseudo high-data complexity hence, it becomes resistant against low data complexity and KPA attacks. In the final step, an authenticated encryption, which simultaneously provides data confidentiality and integrity, is carried out on the shuffled content, by the AES method in Galois/counter mode (GCM). The output of this final step is an encrypted and compact Fasta/Fastq file.

In order to decrypt and unpack a file, it is first decrypted by the AES method in GCM mode. Then, the decrypted content is unshuffled using the key file that is restored to order from the shuffled state. Note that the key file used in this phase needs to be the same as the one used for shuffling. Finally, the unshuffled content is unpacked using a lookup table, and the decrypted and unpacked file is obtained. This file is the same as the original Fasta/Fastq file which had been encrypted and compacted, due to the lossless nature of the Cryfa tool.

Cryfa is capable of preserving the privacy of any genomic data in Fasta, Fastq, VCF, SAM and BAM formats. In this way, if a genomic file, e.g. in VCF format, is passed to Cryfa, it can be efficiently shuffled and encrypted. Supplementary Note S1 describes the methods in greater detail.


Secure communication can be provided using techniques, in the presence of malicious third-party content called adversaries. These techniques can be referred to as Cryptography. Any private messages can be hidden from the public or any third parties using a set of protocols. These protocols need to be analyzed and constructed in an efficient manner in order to maintain the secrecy of message being sent. Modern Cryptography has a certain aspect that is central to it, like data integrity, authentication, confidentiality etc. In the modern world, Cryptography heavily relies upon subjects like mathematics and computer science. Algorithms for Cryptography are designed in such a way that they are hard to crack in practice by any malicious third party, also known as adversaries. A practical approach toward cracking such an algorithm would fail however, the theoretical approach may possibly crack such a system. Thus, any algorithm can be cited as secure if its key properties cannot be deduced with a given ciphertext. Cryptography can be categorized into two branches: Symmetric and Asymmetric. With the symmetric approach, a single key is utilized for the encryption and decryption process, i.e. sender and receiver should have a shared key. However, with this approach, the distribution of key was a weak link, which gives rise to adopt a novel approach. In an asymmetric version of cryptography, sender and receiver have two keys, public and private. A private key is kept as a secret, whereas the public key is exposed to the outer world. Any set of data, which is encrypted with a public key, can only be decrypted using a corresponding private key. When it comes to comparison, the symmetric approach is faster than the asymmetric one: for example – a digital signature utilized asymmetric cryptography to encrypt messages in hashes instead of a complete message.

Encryption is one of the component of Cryptography, which is the most effective and popular data security technique. The encryption process involves transforming the data into another form, known as ciphertext, whereas the original data to be encrypted is known as plaintext. The plaintext is supplied to an algorithm and an encryption key, which create a ciphertext. This ciphertext can be decrypted with a valid key. Data which is stored on the computer need to transferred using internet or computer network. While sending the data across a network, the integrity or security of digital data needs to be maintained encryption plays a key role in providing data integrity. There are some core securities features that need to be maintained: data integrity, authentication, and non-repudiation. Authentication means the data’s origin needs to be verified. Data integrity would ensure that content is not altered since it was being sent. And, non-repudiation would ensure the sender cannot refuse about sending the message. An encryption process is serving these primary security aspects. Like Cryptography, Encryption has two modes: symmetric and asymmetric. The same secret key is shared between the sender and receiver while performing encryption and decryption. The asymmetric approach, on the other hand, uses two different keys, public and private. Encryption technique is common among the usage of protecting information with civilian system, by governments and military. Customer’s personal and banking related data is highly prone to theft encrypting such files is always a boon in case of the security system fails to protect the confidential data. Encryption at first may seem like a complicated approach, but various data loss prevention software handles it efficiently.

Web development, programming languages, Software testing & others

Head To Head Comparison Between Cryptography and Encryption (Infographics)

Below is the top 6 difference between Cryptography and Encryption

Key Differences Between Cryptography and Encryption

Both are popular choices in the market let us discuss some of the major difference:

  • Cryptography is the study of concepts like Encryption, decryption, used to provide secure communication, whereas encryption is the process of encoding a message with an algorithm.
  • Cryptography can be considered a field of study, which encompasses many techniques and technologies, whereas Encryption is more of mathematical and algorithmic in nature.
  • Cryptography, being a field of study, has broader categories and ranges encryption is one such technique. Encryption is one of the aspects of Cryptography that can efficiently encode the communication process.
  • Cryptography is more generic in nature uses digital signature and another mode of techniques to provide security for digital data, whereas Encryption is being utilized with a set of algorithms widely known as a cipher to encrypt the digital data.
  • Cryptography has a symmetric and asymmetric version, with a concept of a shared and non-shared key, whereas Encryption follows the same approach with some specific terms like ciphertext, plaintext, and cipher.
  • Cryptography involves working with algorithms with basic cryptographic properties, whereas Encryption is one of the subsets of Cryptography that uses mathematical algorithms called cipher.
  • Cryptography has its application which is wide and ranging from digital data to classical cryptography, whereas Encryption is utilized to encode the data in transit over a computer network.
  • Cryptography’s fields include computer programming, algorithm, mathematics, information theory, transmission technology, whereas Encryption is more of digitalized in nature since the modern era.
  • Cryptography involves two major components called Encryption and Decryption, whereas Encryption is a process of safeguarding information to prevent unauthorized and illegal usage.
  • Cryptography act as a superset of Encryption, i.e. every process and terms used for Encryption can be said to be a part of Cryptography, whereas Encryption being a subset, has its own specific terms and processes.

Cryptography vs Encryption Comparison Table

Let us discuss the comparison between Cryptography vs Encryption are as follows:

Cryptography

Wniosek

Cryptography involves various techniques and technologies, including algorithms, mathematics, information theories, transmission, encryption etc. Encryption is one such technique of Cryptography. A standalone, Encryption process can confidentially provide the message, but at the same time, other techniques and strategies are required to provide the integrity and authenticity of a message. So, in a nutshell, a successful scheme should provide data integrity, authentication, and non-repudiation, which is what Cryptography provides.

Encryption is provided in two forms, symmetric and asymmetric. Symmetric involves a single shared key among sender and receiver. Asymmetric, on the other hand, involves two public and private keys, one for a sender and the other for a receiver. Thus, a user can choose among any two forms. Public key cryptography is used to implement a lot of schemes like a digital signature. Various software is based on public-key algorithms, which are crucial in today’s world to provide digital data safe and reliable. One can say, cryptography vs encryption like techniques are the basis of a secure and reliable digital data mechanism. Internet & the digital world won’t survive without these two pillars of safety.

Recommended Article

This has been a guide to the top difference between Cryptography vs Encryption. Here we also discuss the key differences with infographics and comparison table. You may also have a look at the following articles to learn more –


Obejrzyj wideo: Asymmetric Encryption - Simply explained (Czerwiec 2022).


Uwagi:

  1. Kelile

    Bravo, as a sentence ..., brilliant idea

  2. Jervis

    Dokładnie tak! Udać się!

  3. Goltigor

    Niezłe pytanie

  4. Phantasos

    Myślę, że nie masz racji. Mogę bronić swojej pozycji. Napisz do mnie w PM.

  5. Kazishura

    Chcę z tobą porozmawiać, mam coś do powiedzenia.



Napisać wiadomość