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Eshel Ben-Jacob

Eshel Ben-Jacob (nombre completo Eshel Refael Ben-Jacob Breslav ; [2] hebreo : אשל רפאל בן-יעקב 13 de abril de 1952 - 5 de junio de 2015), fue un físico teórico y experimental de la Universidad de Tel Aviv , titular de la Cátedra Maguy-Glass en Física de Sistemas Complejos y miembro del Centro de Física Biológica Teórica (CTBP) de la Universidad Rice . Durante la década de 1980 se convirtió en un líder en la teoría de la autoorganización y la formación de patrones en sistemas abiertos, extendiendo posteriormente este trabajo a los sistemas complejos adaptativos y la biocomplejidad . A finales de la década de 1980, se dedicó al estudio de la autoorganización bacteriana , desarrolló nuevas especies de bacterias formadoras de patrones , convirtiéndose en un pionero en el estudio de la inteligencia bacteriana y los comportamientos sociales de las bacterias.

Nacimiento y primeros años

Eshel Ben-Jacob nació el 13 de abril de 1952 en Haifa , Israel, en una familia de pioneros que emigraron a Israel en la década de 1930. Después de graduarse de la escuela secundaria, se matriculó para estudiar física y matemáticas en la Universidad de Tel Aviv y fue reclutado por la Marina israelí dos años más tarde. Completó su licenciatura, maestría y la mayoría de sus estudios de doctorado durante el servicio (1972-1980), primero en la unidad de pronóstico meteorológico de la Marina y más tarde en la inteligencia de la Marina.

Educación académica y carrera profesional

Ben-Jacob recibió una licenciatura (1975) en física de la Universidad de Tel Aviv, un Certificado en Análisis de Sistemas (1976) del Technion (Instituto de Tecnología de Israel), y una maestría (1978) (bajo la supervisión de Y. Imry ) y un doctorado en física (1982) (bajo la supervisión de Y. Imry y DJ Bergman) de la Universidad de Tel Aviv. Después de tres años (1981-1984) de investigación postdoctoral en el Instituto Kavli de Física Teórica en Santa Bárbara , se unió al Departamento de Física de la Universidad de Michigan (1984-1989). Desde 1986 es miembro del profesorado de la Escuela de Física y Astronomía de la Universidad de Tel Aviv (profesor titular desde 1992 y titular de la Cátedra Maguy-Glass en Física de Sistemas Complejos desde 2003).

Ben-Jacob fue vicepresidente (1998-2001) y presidente (2001-2004) de la Sociedad Israelí de Física. Desde 2005 es miembro del Centro de Física Biológica Teórica de la Universidad Rice. En 2014 fue elegido miembro internacional de la Sociedad Filosófica Estadounidense en la categoría de Ciencias Físicas. [3]

Contribuciones a la física

Contribuciones a la física biológica

Comportamiento social de las bacterias

A principios de los años 1990, el grupo de Ben-Jacob descubrió dos especies de bacterias formadoras de patrones [32] [33] [34] : el Paenibacillus dendritiformis y el Paenibacillus vortex (véase también Paenibacillus ). Combinando experimentos microbiológicos con principios físicos de autoorganización y modelado avanzado, [35] [36] [37] Ben-Jacob avanzó en el reconocimiento de que las bacterias son organismos cooperativos inteligentes [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [ 45] [46] [47] [48] [49] que emplean una comunicación avanzada para llevar vidas sociales intrincadas en colonias grandes y complejas. La comunicación química sofisticada permite a las bacterias adaptarse rápidamente a los cambios en el entorno, distribuir tareas, "aprender de la experiencia", tomar decisiones y prepararse para el futuro. 1 1 Ben-Jacob propuso la idea de la inteligencia social bacteriana y su grupo ideó un índice de inteligencia social de las bacterias como herramienta genómica comparativa para evaluar el potencial del genoma de las bacterias para llevar a cabo conductas cooperativas y adaptables exitosas, o conductas sociales, en entornos complejos. 1

Enjambre de múltiples agentes

Inspirados por las observaciones de Ben-Jacob sobre cómo las bacterias pueden ordenar espontáneamente su movimiento durante el enjambre colectivo, los grupos de T. Vicsek y Ben-Jacob idearon un modelo simple capaz de generar estados de no equilibrio que violan los teoremas de física habituales para estados de equilibrio. [50] Este trabajo ha llevado a la creación de un nuevo campo de enjambre multiagente (inteligencia de enjambre), propuesto para explicar una amplia variedad de fenómenos que van desde la navegación colectiva (inteligencia de enjambre) de bacterias, [51] amebas [52] e insectos , hasta bandadas de pájaros y bancos de peces , así como el diseño de vehículos autónomos capaces de autoorganizarse funcionalmente incluso en ausencia de un controlador omnisciente general. Usando fratricida para combatir bacterias: En 2000, el grupo de Ben-Jacob descubrió un fascinante fenómeno de competencia entre dos colonias de bacterias hermanas de P. dendritiformis cuando se inoculan una al lado de la otra. 1 Estudios recientes del fenómeno revelaron que las dos colonias no sólo se inhibían mutuamente de crecer en el territorio que las separaba, sino que inducían la muerte de las células cercanas a la frontera. 1 Mediante el empleo de métodos de biología molecular combinados con la nueva información de secuenciación del genoma y la bioinformática, descubrieron una nueva toxina (factor letal hermano), que actúa selectivamente sólo sobre la misma cepa bacteriana. 1

Toma de decisiones bacteriana

Ben-Jacob y sus colaboradores, basándose en los conocimientos adquiridos a través de sus investigaciones en neurociencia (el principio de inhibición de la inhibición), descubrieron que el ingenioso sistema está compuesto por un interruptor estocástico regulado por un temporizador con una frecuencia de reloj adaptable (que se ajusta en función del estrés celular) a través de un circuito de decisión especial compuesto por una cascada de inhibiciones. Los circuitos de decisión de las bacterias individuales están acoplados mediante el intercambio de mensajes químicos entre las células para garantizar la toma de decisiones colectivas en beneficio del grupo. 1 1

La neurociencia de sistemas y el chip de memoria neuronal

Los estudios de Ben-Jacob en neurociencia están guiados por un esfuerzo por simplificar la complejidad buscando principios de codificación de información, memoria y aprendizaje. Tiene muchas contribuciones únicas en el campo de la neurociencia de sistemas y las redes neuronales, incluidas las relaciones entre el tamaño de la red y su actividad sincronizada, [53] [54] [55] [56] [57] el descubrimiento de correlaciones neuronales ocultas , [58] [59] relaciones función-forma y sincronización mutua en redes diseñadas, [60] [61] [62] el efecto del daño del ADN en la sincronización de la red, [63] la comunicación neuro-glía , [64] nuevo modelado de la dinámica del calcio intra e intercelular , [65] [66] [67] el uso de nanotecnología para la ingeniería de redes, 1 descubrimiento y modelado de los motivos dinámicos (repertorio) de redes neuronales acopladas, [68] [69] [70] desarrollo de un nuevo análisis a nivel de sistema de la actividad de la red neuronal (el análisis holográfico funcional ), [71] mapeo y evaluaciones de focos epilépticos , [72] y más. Sin embargo, el desarrollo del primer chip de memoria neuronal con su estudiante de doctorado en ese momento, Itay Baruchi, es la contribución más importante de Ben-Jacob en neurociencia de sistemas . [73] Mientras que los intentos anteriores se basaron en la "enseñanza por recompensa" (mejora de las sinapsis excitatorias ) o la "enseñanza por castigo" (inhibición de las sinapsis excitatorias), el enfoque de Baruchi y Ben-Jacob fue la "enseñanza por liberación" o la "inhibición de la inhibición" (inhibición de las sinapsis inhibidoras). Al ser reconocido como un descubrimiento innovador en neurociencia de sistemas, el logro fue galardonado en 2007 con el SciAm 50 , el premio Scientific American para los 50 logros más importantes en todos los campos de la ciencia y la tecnología.

Inmunología

Junto con Irun Cohen del Instituto de Ciencias Weizmann , Ben-Jacob ha establecido la Iniciativa de Desarrollo Inmunológico (IDI), [4] una colaboración de investigación multidisciplinaria que incluye inmunólogos, físicos y médicos.

Econofísica

En el campo del análisis de sistemas económicos, ha publicado una nueva medida cuantitativa, el índice de fuerza cohesiva del efecto del índice sobre la fragilidad del mercado de valores. [ cita requerida ] ; sobre comportamientos similares a ataques epilépticos en el mercado de valores de EE. UU .; [74] y orden oculto en el caos del mercado . [75] Desarrolló una nueva clase de redes basadas en correlaciones basadas en el concepto de correlaciones parciales. Esto condujo a la introducción de la metodología de redes de dependencia . Cuando se aplicó al mercado de valores de EE. UU., tuvo éxito en revelar la columna vertebral del mercado, mostrando cuantitativamente el dominio del sector financiero. [76]

Educación física

Mientras se desempeñaba como presidente de la Sociedad Israelí de Física (IPS), Ben-Jacob dedicó esfuerzos a atraer a los adolescentes a la Física estableciendo vínculos entre los profesores de física de la escuela secundaria y la ISF (Fundación de Ciencias de Israel). Nombró a una directora de escuela secundaria, Tehila Ben-Gai del Centro de Educación Científica HEMDA [5] , como Secretaria de la ISF, y juntos promovieron reuniones científicas anuales conjuntas entre los profesores de física de la escuela secundaria y la ISF, conferencias de la facultad a estudiantes de secundaria, visitas a clases de secundaria en departamentos de física y más. Durante su presidencia, inició la revista en línea PhysicaPlus , la única revista científica bilingüe hebreo-inglés. Junto con Tehila Ben-Gai y Haim Harary, iniciaron un curso de secundaria de dos años en ciencia computacional (llamado MOAH, 'cerebro' en hebreo) destinado a elevar la creatividad y las capacidades de trabajo en equipo de los estudiantes de secundaria. Ben-Jacob fue miembro del Consejo Ejecutivo de HEMDA [5] y desde 2010 se desempeñó como Presidente del Consejo Asesor de Educación Física en la Escuela Secundaria del Ministerio de Educación de Israel.

Véase también

Referencias seleccionadas

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Patentes

Referencias

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  2. ^ Rabino Nachman de Breslov
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  4. ^ Iniciativa para el Desarrollo Inmunológico (IDI) Archivado el 2 de abril de 2012 en Wayback Machine
  5. ^ ab "HEMDA - Centro de educación científica". Archivado desde el original el 2 de abril de 2012. Consultado el 19 de septiembre de 2011 .

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