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Calculation of the Energy Consumption and Capacity of Storage of Information in Complex Systems

Authors: F. Carvalho Rodrigues, Andre S. Ribeiro

Ref.: Proceedings of the National Conference of Physics, Portugal (2002)

Abstract: Se considerarmos um universo de elementos com capacidade de interacção estamos na presença de um sistema. Nesse sistema, considerando apenas interacções de agente a agente, é possível calcular o tamanho dos agrupamentos possíveis em cada estrutura do sistema. A partir do número de interacções que ligam cada agente a outros é possível calcular a quantidade de informação que o sistema é capaz de armazenar com aquela configuração estrutural. Ao mesmo tempo, para cada configuração, é possível calcular, utilizando termodinâmica clássica, a quantidade de energia gasta para a obter bem como a parcela dessa energia que é dissipada em forma de calor, ou seja, a entropia gerada por aquela configuração. Atribuindo uma energia a cada ligação resulta, das propriedades aditivas da massa, que a energia total do sistema é proporcional à soma do número de agentes com interacções. Este modelo permitirá simular as interligações neuronais para as quais corresponde um máximo de capacidade de armazenamento e processamento de informação, associadas a um desperdício mínimo de energia. O método poderá levar ao estabelecimento do número óptimo de interacções, considerando como número óptimo aquele para o qual a entropia termodinâmica é mínima e a capacidade de armazenar informação é máxima. Embora as dificuldades matemáticas, especialmente topológicas, referentes ao cálculo das possibilidades de configurações estruturais seja considerável, o modelo simula, quando se calcula a sua entropia termodinâmica, a energia que é necessária retirar do cérebro pelo sistema de irrigação sanguínea e por radiação. A associação entre o máximo de entropia de informação e o mínimo de entropia termodinâmica, simulará as condições óptimas de evolução. Tendo em atenção a energia total necessária para criar o sistema e a capacidade máxima de armazenamento e processamento de informação ter-se-à uma ideia da diferença de tempo que sistemas de complexidade crescente vão ter que utilizar para as alcançar tendo em atenção que todos os sistemas, incluindo os sistemas vivos, que têm uma capacidade máxima de absorção de energia do meio ambiente.