細胞の計算コスト：エネルギー消費の理論的解析

The Energetic Costs of Cellular Computation (2012)

細胞は環境のシグナルに応答して計算を行うが、その計算にはエネルギーが必要であることが理論的に示されている。本論文では、Berg-Purcell戦略のノイズ版を実装する単純な2成分ネットワークを用いて、リガンド濃度の推定にかかるエネルギーコストを明示的に計算する。外部濃度の学習には詳細釣り合いの破れとエネルギー消費が必須であり、学習量が増えるほどエネルギー需要も増大する。この結果は、細菌の胞子発芽ネットワークのような資源の乏しい環境で機能するネットワークにとって、エネルギーコストが重要な制約となることを示唆している。