Kategórie
Psychologický slovník

Laterálne retikulárne jadro

Laterálne retikulárne jadro funikulu možno rozdeliť na tri subjadrá, parvocelulárne, magnocelulárne a subtrigeminálne. Ako je pre retikulárnu formáciu typické, ani v jednom z nich nejde o veľmi zreteľné subjadrá, ale skôr o neostré rozdiely medzi typmi buniek a ich umiestnením. Laterálne retikulárne jadro vysiela všetky svoje projekcie do mozočku.

Všetky tieto eferentné dráhy sa ipsilaterálne premietajú do mozočku, pričom najpočetnejšie sú dráhy do vermis.

Toto jadro sa podieľa aj na sprostredkovaní vdychu (nádychu) s časťou ventrálneho r. jadra.

Aferentné dráhy do LRN prichádzajú z miechy a vyšších mozgových štruktúr.

Väčšina aferentov pochádza z ipsilaterálneho dorzálneho rohu miechy a premietajú sa výlučne do častí LRN, ktoré nedostávajú vstup z kôry.

Miechové projekcie končia väčšinou v parvocelulárnej oblasti spolu s priľahlými magnocelulárnymi bunkami.

To znamená, že väčšina vstupov z miechy sa prenáša do vermis.

Trigeminálny lemniscus (dorzálny trigeminálny trakt, ventrálny trigeminálny trakt)

kraniálne jadrá: GSA: Principal V/Spinal V – VIII-c (Dorsal, Anterior)/VIII-v (Lateral, Superior, Medial, Inferior) – SVE: Motor V – VII – GSE: VI – GVE: VII: Superior salivary nucleus

MLF, III, IV a VI (vestibulo-okulomotorické vlákna, mediálny vestibulospinálny trakt)

zmyslové/vzostupné: Trapézové telo/VIII – horné olivové jadro

Dolný mozoček (Vestibulocerebelárny trakt)

motorické/spádové: Apneustické centrum – Pneumotaxické centrum (mediálne parabrachiálne jadro) – Laterálne parabrachiálne jadro

Stredné mozočkové stopky (pontocerebelárne vlákna) – Pontínové nukleimotorické/descendentné: Kortikospinálny trakt – Kortikobulbárny trakt – Kortikopontínne vlákna

Retikulárna formácia (kaudálna, orálna, tegmentálna, paramediálna) – Raphe nuclei (mediálna)

povrch: Posterior median sulcus – Postero-lateral sulcus – Postrema area

kraniálne jadrá: GVA: VII,IX,X: Solitárne/traktálne – SVA: Gustatórne jadro – GSE: XII – GVE: IX,X,XI: Ambiguus – SVE: X: Dorzálne – IX: Dolné slinné jadro – MLF, III, IV a VI

zmyslové/vzostupné: Senzorické rozpojenie – Mediálny lemniscus

motorické/spádové: Dorzálna respiračná skupina

motorické/spádové: (Motorická dekurzia) – dolné olivové jadro (Olivocerebelárny trakt, Rubro-olivárny trakt) povrch: Predná stredná štrbina – Predo-laterálna ryha – Arcuate nucleus of medulla – Olivary body

Retikulárna formácia (gigantocelulárna, parvocelulárna, ventrálna, laterálna, paramediálna) – Raphe nuclei (Obscurus, Magnus, Pallidus)

Kategórie
Psychologický slovník

Teória sebakategorizácie

Teória sebakategorizácie je teória sociálnej kategorizácie, ktorá zahŕňa kategorizáciu seba ako kľúčový prvok. Jedným z princípov tejto teórie je, že ja by sa nemalo považovať za základný aspekt poznania, ale ja by sa malo skôr považovať za produkt fungujúceho kognitívneho systému. Alebo inak povedané, ja je skôr výsledkom kognitívnych procesov než „vecou“ v jadre poznania. Vo všeobecnosti je však o teórii sebakategorizácie lepšie uvažovať „ako o všeobecnej analýze fungovania kategorizačných procesov v sociálnom vnímaní a interakcii, ktorá hovorí o otázkach individuálnej identity rovnako ako o skupinovom fenoméne“.

Teóriu vypracoval John Turner a jeho kolegovia a spolu s teóriou sociálnej identity je súčasťou prístupu sociálnej identity. Teória sebakategorizácie bola totiž čiastočne vyvinutá na riešenie otázok, ktoré sa objavili ako reakcia na teóriu sociálnej identity a týkali sa mechanistických základov sociálnej identifikácie.

Jasná medziskupinová štruktúra a bohatý normatívny obsah tímových športov znamenajú, že takéto kontexty sa často používajú na ilustráciu procesov teórie sebakategorizácie.

Teória sebakategorizácie mala vplyv na akademickú oblasť sociálnej psychológie. Mimo akademického prostredia sa táto teória ako súčasť prístupu k sociálnej identite uplatnila v oblastiach, ako je vedenie, komunikácia a ovplyvňovanie.

Obrázok 1. Hypotetická sebakategoriálna hierarchia osoby v organizácii. Tmavo tieňované oblasti označujú tých ostatných, ktorí sú zahrnutí v Samovej definícii seba na rôznych úrovniach abstrakcie. Svetlo tieňované oblasti označujú ostatných, ktorí sú porovnávaní so sebou samým na rôznych úrovniach abstrakcie.

Teória sebakategorizácie, ktorá čerpá inšpiráciu z kognitívnej psychológie, predpokladá, že ja môže byť kategorizované na rôznych úrovniach abstrakcie. Inými slovami, ľudia môžu kategorizovať svoje ja ako jediné „ja“ (osobná identita) alebo ako komplexnejšie „my“ (sociálna identita). V druhom prípade bude „ja“ kognitívne zoskupené ako identické a zameniteľné s inými podnetmi v rámci tejto kategórie. Tvrdí sa, že práve táto variácia v kategorizácii seba samého je základom mnohých medziskupinových javov vrátane tých, ktoré sú opísané v teórii sociálnej identity.

Na demonštráciu pojmu rôznych úrovní abstrakcie a inkluzívnosti sa často uvádzajú ako príklady tri typy kategórie ja. Najnižšia úroveň abstrakcie sa uvádza ako osobné ja, kde sa vnímajúci ja kategorizuje ako „ja“. Vyššia úroveň abstrakcie zodpovedá sociálnemu ja, kde vnímajúci ja kategorizuje ako „my“ v porovnaní s významnou outgroup (oni). Najvyššiu úroveň abstrakcie predstavuje „my ľudia“, kde významnou vonkajšou skupinou budú možno zvieratá alebo iní neľudia. Častým omylom je, že tieto tri príkladové kategórie predstavujú kategórie „ja“, ktoré používajú ľudia. Teória naopak predpokladá, že existuje nespočetné množstvo kategórií „ja“, ktoré môže vnímateľ používať (pozri online tvorba kategórií), a najmä, že existuje nespočetné množstvo rôznych osobných a sociálnych identít, ktoré môže vnímateľ používať v každodennom živote. Toto nesprávne chápanie možno pripísať aj raným Turnerovým spisom, v ktorých sa proti jedinej osobnej identite stavala jediná sociálna identita. To však predchádzalo formálnemu vyjadreniu teórie sebakategorizácie.

Dôležité je, že sociálna kategorizácia, ako ju predpokladá teória sebakategorizácie, nezahŕňa len redeskripciu charakteristík a kategórií prítomných v sociálnych podnetoch. Významné sociálne kategórie skôr tvoria základ sociálneho sveta, ktorý je obohatený o význam. To sa dosahuje prostredníctvom nevedomého procesu akcentácie, v ktorom sa rozdiely medzi sociálnymi kategóriami zdôrazňujú spolu s podobnosťami v rámci sociálnych kategórií. Výsledné rozšírenie sociálneho obsahu umožňuje vnímateľovi komunikovať s ostatnými s väčšou istotou a ľahkosťou.

Akcentačná zložka teórie sebakategorizácie vychádza z predchádzajúceho výskumu, ktorý preukázal akcentačný efekt pri kategorizovaných nesociálnych podnetoch. V súlade s myšlienkou, že efektívny kognitívny systém by podľa možnosti používal rovnaké systémy bez ohľadu na sociálnu alebo nesociálnu povahu podnetov, teoretici sebakategorizácie preukázali podobné efekty pre sociálne podnety.

Depersonalizácia a sebestereotypizácia

Podľa teórie sebakategorizácie depersonalizácia opisuje proces sebestereotypizácie. Ide o situáciu, keď v podmienkach salencie sociálnej kategórie a následného zdôrazňovania „ľudia začnú sami seba vnímať skôr ako zameniteľné vzory sociálnej kategórie než ako jedinečné osobnosti definované svojimi odlišnosťami od ostatných“. Za týchto podmienok bude vnímateľ priamo zakladať svoje správanie a presvedčenie na normách, cieľoch a potrebách významnej ingroup. Dôležité je, že depersonalizácia nie je stratou vlastného ja, ale skôr novým vymedzením vlastného ja v zmysle skupinovej príslušnosti. Depersonalizované „ja“ alebo sociálna identita je rovnako platná a významná ako personalizované „ja“ alebo osobná identita. Strata vlastného ja sa niekedy označuje alternatívnym termínom deindividuácia. Ďalej, hoci sa termín depersonalizácia používa v klinickej psychológii na označenie typu narušenej skúsenosti, ide o úplne iný pojem ako depersonalizácia v zmysle, ktorý zamýšľajú autori teórie sebakategorizácie.

Koncepcia depersonalizácie je rozhodujúca pre celý rad skupinových javov vrátane sociálneho vplyvu, sociálnych stereotypov, súdržnosti v skupine, etnocentrizmu, spolupráce v rámci skupiny, altruizmu, emocionálnej empatie a vzniku sociálnych noriem. Napríklad procesy vplyvu predpovedané teóriou sebakategorizácie sú založené na myšlienke, že vnímatelia budú motivovaní riešiť rozdiely medzi sebou a ostatnými členmi významnej in-group.

Determinanty kategorizácie

V teórii sebakategorizácie sa tvorba a používanie sociálnej kategórie v určitom kontexte predpovedá interakciou medzi pripravenosťou vnímateľa a vhodnosťou kategórie a podnetu. Tá sa člení na komparatívnu a normatívnu zhodu. Táto prediktívna interakcia bola silne ovplyvnená Brunerovým vzorcom prístupnosti a vhodnosti. O sociálnej kategórii, ktorá sa v súčasnosti používa, sa hovorí, že je salientnou sociálnou kategóriou, a v prípade kategórie ja sa hovorí, že je salientnou sociálnou identitou. Tá by sa nemala zamieňať s „úrovňou identifikácie“, ktorá je zložkou pripravenosti vnímateľa.

Pripravenosť vnímateľa, ktorú Turner prvýkrát opísal ako „relatívnu prístupnosť“, „odráža minulé skúsenosti, súčasné očakávania a aktuálne motívy, hodnoty, ciele a potreby osoby“. Ide o relevantné aspekty poznania, ktoré vnímateľ prináša do prostredia. Napríklad vnímateľ, ktorý často kategorizuje na základe národnosti (napr. „my, Američania“), bude vďaka tejto minulej skúsenosti s väčšou pravdepodobnosťou formulovať podobnú kategóriu seba samého v nových podmienkach. V súlade s tým možno sociálnu identifikáciu alebo mieru, do akej je skupina cenená a sebaprijímajúca, považovať za jeden z obzvlášť dôležitých faktorov, ktorý ovplyvňuje pripravenosť osoby používať určitú sociálnu kategóriu.

Obrázok 2. Rozdiely v sebakategorizácii v závislosti od porovnávacieho kontextu. V kontexte 1 sa Amy a Beth sebakategorizujú v zmysle osobných identít nižšej úrovne, ktoré zdôrazňujú ich vzájomné rozdiely. V kontexte 2 sa však komparácia rozšíri na viac odlišných iných (tu mužov) a Amy a Beth sa teraz častejšie definujú v zmysle sociálnej identity vyššej úrovne. Zdá sa teda, že sú si navzájom podobnejšie. Dôležitým teoretickým bodom je, že s rozšírením komparatívneho kontextu majú ľudia tendenciu sebakategorizovať sa na inkluzívnejšej, vyššej úrovni abstrakcie.

Komparatívna vhodnosť sa určuje na základe princípu metakontrastu, ktorý hovorí, že súbor podnetov je pravdepodobnejšie zaradiť ako celok do takej miery, že rozdiely medzi týmito podnetmi sú vnímané ako menšie ako rozdiely medzi týmto súborom podnetov a inými podnetmi. Na predpovedanie toho, či bude jedinec zaradený do kategórie in-group alebo outgroup, možno princíp meta-kontrastu definovať ako pomer priemernej podobnosti jedinca s členmi outgroup k priemernej podobnosti jedinca s členmi ingroup. Dôležité je, že tento pomer metakontrastu závisí od kontextu alebo referenčného rámca, v ktorom prebieha proces kategorizácie. To znamená, že tento pomer bude porovnaním založeným na tom, ktoré podnety sú kognitívne prítomné. Napríklad, ak sa referenčný rámec zníži tak, že potenciálni členovia outgroup už nie sú kognitívne prítomní, potom sa jednotlivec bude javiť menej podobný členom ingroup a bude menej pravdepodobné, že bude kategorizovaný ako člen tejto skupiny.

Normatívna zhoda je miera, do akej vnímané správanie alebo vlastnosti jednotlivca alebo súboru jednotlivcov zodpovedajú očakávaniam vnímateľa založeným na vedomostiach. Normatívna zhoda sa teda hodnotí s ohľadom na zložku pripravenosti vnímateľa v procese kategorizácie. Ako príklad úlohy normatívnej zhody pri kategorizácii možno uviesť, že hoci súbor jednotlivcov môže byť kategorizovaný ako celok na základe komparatívnej zhody, budú označení pomocou špecifickej sociálnej kategórie „študenti prírodných vied“ len vtedy, ak budú vnímaní ako usilovní. To znamená, že zodpovedajú normatívnemu obsahu tejto kategórie.

Teoretici sebakategorizácie tvrdia, že „sebakategorizácia je komparatívna, inherentne premenlivá, fluidná a závislá od kontextu“. Odmieta predstavu, že pojmy „ja“ sú uložené invariantné štruktúry, ktoré existujú pripravené na použitie. Ak sa pri vnímaní seba pozoruje stabilita, nepripisuje sa to uloženým stabilným kategóriám, ale skôr stabilite vnímateľa a sociálneho kontextu, v ktorom sa vnímateľ nachádza. Táto variabilita je systematická a vzniká ako reakcia na meniaci sa kontext, v ktorom sa vnímateľ nachádza. Ako príklad možno uviesť, že kategória psychológov môže byť vnímaná úplne odlišne, ak sa porovná s fyzikmi v porovnaní s umelcami (s variáciou možno podľa toho, ako sú vnímaní vedeckí psychológovia). V teórii sebakategorizácie sa kontextuálne zmeny významnej sociálnej kategórie niekedy označujú ako posun prototypovosti.

Hoci táto teória pripúšťa, že predchádzajúce kategorizačné správanie ovplyvní súčasné vnímanie (t. j. ako súčasť pripravenosti vnímateľa), teória sebakategorizácie má kľúčové výhody oproti opisom sociálnej kategorizácie, kde sú kategórie rigidné a nemenné kognitívne štruktúry, ktoré sú uložené v komparatívnej izolácii pred aplikáciou. Jednou z výhod je, že táto perspektíva odstraňuje nepravdepodobnosť uloženia dostatočného množstva kategoriálnych informácií, ktoré by zodpovedali všetkým nuansám kategorizácie, ktoré ľudia denne používajú. Ďalšou výhodou je, že zosúlaďuje sociálne poznávanie s konekcionistickým prístupom k poznávaniu. Konekcionistický prístup je neurologicky vierohodný model poznávania, v ktorom sa sémantické jednotky neukladajú, ale sémantická informácia sa skôr vytvára ako dôsledok aktivácie sieťového vzoru (aktuálneho aj predchádzajúceho).

V sociálnej psychológii možno prototyp kategórie považovať za „reprezentatívny vzor“ kategórie. Teória sebakategorizácie predpokladá, že to, čo je prototypom kategórie, bude závisieť od kontextu, v ktorom sa s kategóriou stretávame. Presnejšie povedané, keď sa komparatívny kontext zmení (t. j. zmenia sa psychologicky dostupné podnety), má to vplyv na to, ako sa vníma kategória ja, a na povahu následnej depersonalizácie. Aby sme pokračovali v predchádzajúcom príklade, keď sú fyzici psychologicky dostupnou porovnávacou skupinou pre psychológov, títo psychológovia si s väčšou pravdepodobnosťou osvoja správanie, ktoré odráža vnímanie, že iná skupina je porovnateľne nevedecká. Keď sú však psychologicky dostupnou porovnávacou skupinou umelci, tí istí psychológovia sa budú s väčšou pravdepodobnosťou správať spôsobom, ktorý zdôrazňuje vedecké aspekty tejto kategórie. Ak by sme mali uvedený proces preformulovať do jazyka teórie, teória sebakategorizácie predpokladá, že jednotlivci si osvoja vlastnosti výraznej kategórie seba samého (sebestereotypizácia) a obsah tejto kategórie, ktorý si osvoja, bude závisieť od aktuálneho porovnávacieho kontextu.

Stupeň prototypovosti jednotlivca sa bude meniť aj v závislosti od zmien v komparatívnom kontexte a teória sebakategorizácie očakáva, že to bude mať priamy vplyv na medziľudské javy. Konkrétne prototypickosť zohráva dôležitú úlohu v prístupe sociálnej identity k vedeniu, vplyvu a interpersonálnej príťažlivosti. Napríklad v súvislosti s medziľudskou príťažlivosťou teória sebakategorizácie uvádza, že „ja a iní sú hodnotení pozitívne do tej miery, do akej sú vnímaní ako prototypickí (reprezentatívni, vzoroví atď.) ďalšej inkluzívnejšej (pozitívne hodnotenej) kategórie seba, s ktorou sú porovnávaní“.

Úroveň individuálnej prototypickosti možno merať pomocou metakontrastnej zásady a práve na tento účel sa metakontrastný pomer používa častejšie. Okrem toho, hoci sa o prototypickosti najčastejšie hovorí v súvislosti s vnímaním jednotlivcov v rámci skupiny, skupiny sa môžu posudzovať aj z hľadiska toho, nakoľko sú prototypické pre nadradenú kategóriu.

Homogenitu outgroup možno definovať ako vnímanie členov outgroup ako homogénnejších než členov ingroup. Sebakategorizácia vysvetľuje efekt homogenity outgroup ako funkciu motivácie vnímateľa a výsledného komparatívneho kontextu, ktorý je opisom psychologicky dostupných podnetov v danom čase. Teória tvrdí, že pri vnímaní outgroup psychologicky dostupné podnety zahŕňajú členov ingroup aj outgroup. Za týchto podmienok je pravdepodobnejšie, že vnímateľ bude kategorizovať v súlade s príslušnosťou k ingroup a outgroup a bude prirodzene motivovaný zdôrazňovať medziskupinové rozdiely, ako aj vnútroskupinové podobnosti. Naopak, pri vnímaní ingroup nemusia byť členovia outgroup psychologicky dostupní. Za takýchto okolností neexistuje kategorizácia ingroup-outgroup, a teda ani akcentácia. V skutočnosti môže za týchto okolností dôjsť k zvýrazneniu vnútroskupinových rozdielov z rovnakých dôvodov vytvárania zmyslu.

V súlade s týmto vysvetlením sa ukázalo, že v medziskupinovom kontexte budú inskupina aj outskupina vnímané ako homogénnejšie, zatiaľ čo pri izolovanom posudzovaní bude inskupina vnímaná ako relatívne heterogénna. To sa zhoduje aj s depersonalizáciou, keď sa vnímatelia môžu za určitých okolností vnímať ako zameniteľní členovia ingroup. Teória sebakategorizácie eliminuje potrebu predpokladať odlišné mechanizmy spracovania pre ingroup a outgroup, ako aj zohľadnenie zistení o homogenite outgroup v paradigme minimálnej skupiny.

Prístup sociálnej identity výslovne odmieta metateóriu výskumu, ktorá za príčinu sociálnych stereotypov považuje obmedzené spracovanie informácií. Konkrétne, tam, kde iní výskumníci zastávajú stanovisko, že stereotypizácia je až na druhom mieste po iných technikách spracovania informácií (napr. individualizácia), teoretici sociálnej identity tvrdia, že v mnohých kontextoch je stereotypná perspektíva úplne vhodná. Okrem toho tvrdia, že v mnohých medziskupinových kontextoch by bolo zaujatie individualistického pohľadu rozhodne neadaptívne a svedčilo by o neznalosti dôležitých sociálnych skutočností.

Teória sebakategorizácie zdôrazňuje úlohu hierarchie kategórií v sociálnom vnímaní. To znamená, že podobne ako v biologickej taxonómii sú sociálne skupiny na nižších úrovniach abstrakcie podradené pod sociálne skupiny na vyšších úrovniach abstrakcie. Užitočný príklad pochádza zo sveta tímových športov, kde určitá sociálna skupina, ako napríklad fanúšikovia Manchestru United, môže byť pre vnímateľa vnútornou skupinou a on ju môže porovnávať s príslušnou vonkajšou skupinou (napr. fanúšikovia Liverpoolu). Na vyššej úrovni abstrakcie však môžu byť obe sociálne skupiny zahrnuté do jedinej kategórie futbalových fanúšikov. Táto kategória je známa ako nadradená kategória a v tomto kontexte sa fanúšikovia Liverpoolu, ktorí boli kedysi považovaní za členov outgroup, budú teraz považovať za členov ingroup. Novou významnou outgroup môžu byť namiesto toho fanúšikovia rugby. Uvedomenie si hierarchie kategórií viedlo k vytvoreniu modelu spoločnej identity ingroup. Tento model naznačuje, že konflikt na jednej úrovni abstrakcie (napr. medzi fanúšikmi Manchestru United a Liverpoolu) by sa mohol zmierniť tým, že sa zvýrazní inkluzívnejšia nadradená ingroup.

Bolo však zistené, že len veľmi málo sociálnych skupín možno opísať hierarchicky. Napríklad Židov v Nemecku nemožno vždy považovať za podriadenú kategóriu Nemcov, keďže Židia žijú na celom svete. V súlade s tým sa navrhlo, aby sa používanie hierarchie ako organizačného princípu v teórii zmiernilo. Alternatívnym návrhom je, že sociálni psychológovia by mali pri opise sociálnej štruktúry hľadať štruktúry podobné Vennovým. Uvedomenie si prekrížených sociálnych kategórií umožnilo vypracovať ďalšie stratégie znižovania medziskupinových konfliktov.

Teória sebakategorizácie bola opísaná ako „verzia teórie sociálnej identity“, ktorá je silne kognitívna a nevenuje pozornosť mnohým motivačným a afektívnym procesom. Takéto komentáre vyvolali určitý odpor zo strany výskumníkov sociálnej identity. Vyskytli sa názory, že opisovanie teórie sebakategorizácie ako náhrady teórie sociálnej identity je chybou a že teória sebakategorizácie bola vždy zamýšľaná ako komplementárna k tejto teórii a mala by sa vnímať z tohto hľadiska. Tiež sa tvrdilo, že takýto komentár neopodstatnene znevažuje jedinečné motivačné obavy, ktoré sú prítomné v samotnej teórii sebakategorizácie.

Kategórie
Psychologický slovník

Nezávislé premenné

Nezávislá premenná je premenná, o ktorej sa predpokladá, že ovplyvňuje alebo určuje závislú premennú. Môže sa meniť podľa potreby a jej hodnoty nepredstavujú problém, ktorý si vyžaduje vysvetlenie v analýze, ale berú sa jednoducho ako dané.

V závislosti od kontextu sú nezávislé premenné známe aj ako prediktívne premenné, regresory, kontrolované premenné, manipulované premenné alebo vysvetľujúce premenné.

Všeobecnejšie povedané, nezávislá premenná je vec, ktorú niekto aktívne kontroluje/zmenil, zatiaľ čo závislá premenná je vec, ktorá sa mení ako výsledok. Nezávislé premenné teda pôsobia ako katalyzátory pre závislé premenné. Inými slovami, nezávislá premenná je „predpokladanou príčinou“, zatiaľ čo závislá premenná je „predpokladaným dôsledkom“ nezávislej premennej.

V experimentálnom dizajne je nezávislá premenná náhodná premenná, ktorá sa používa na definovanie skupín liečby.

Mzda zamestnanca závisí od odpracovaného času. Čas je nezávislá premenná, ktorá sa u zamestnancov líši, a mzda sa vypočítava priamo z konkrétneho množstva času. Mzda teda závisí od odpracovaného času.

V štúdii o tom, ako rôzne dávky lieku súvisia so závažnosťou príznakov choroby, by výskumník mohol porovnať rôzne príznaky (závislá premenná) pri rôznych dávkach (nezávislá premenná) a pokúsiť sa vyvodiť záver.

Nezávislá premenná sa nazýva aj prediktívna premenná.

Pri grafickom znázorňovaní súboru zozbieraných údajov sa nezávislá premenná znázorňuje na osi x (pozri kartézske súradnice).

V matematike, vo funkčnej analýze, sa tradovalo definovať množinu nezávislých premenných ako jedinú množinu premenných v danom kontexte, ktorú možno meniť. Lebo hoci každá funkcia definuje bilaterálny vzťah medzi premennými, a dokonca je pravda, že dve premenné môžu byť spojené implicitnou rovnicou (porovnaj napríklad definíciu kruhu, ), pri výpočte derivácií je napriek tomu potrebné brať skupinu premenných ako „nezávislé“, inak derivácia nemá význam.

Kategórie
Psychologický slovník

Čítanie

Čítanie je proces získavania a porozumenia určitej forme uložených informácií alebo myšlienok. Tieto myšlienky sú zvyčajne určitým druhom reprezentácie jazyka, ako sú symboly, ktoré sa dajú skúmať zrakom alebo hmatom (napríklad Braillovo písmo). Iné typy čítania nemusia byť založené na jazyku, napríklad hudobný zápis alebo piktogramy.

Ľudia čítajú väčšinou z papiera s atramentom: z knihy, časopisu, novín, letáku alebo zošita. Ručne písaný text môže pozostávať aj z grafitov z ceruzky.
V poslednom čase sa text číta z displejov počítačov, televízie a iných displejov, napríklad mobilných telefónov.

Krátke texty môžu byť napísané alebo namaľované na objekte. Často sa text vzťahuje na objekt, ako napríklad adresa na obálke, informácie o výrobku na obale alebo text na dopravnej značke alebo na ulici. Slogan môže byť namaľovaný na stene. Text môže vzniknúť aj usporiadaním kameňov rôznej farby na stene alebo ceste. Takéto krátke texty sa niekedy označujú ako environmentálna tlač.

Niekedy sú text alebo obrázky reliéfne, s použitím farebného kontrastu alebo bez neho. Slová alebo obrázky môžu byť vytesané do kameňa, dreva alebo kovu, návody môžu byť vytlačené reliéfne na plastovom kryte spotrebiča alebo nespočetné množstvo iných príkladov.

Kréda na tabuli sa často používa v triedach.

Požiadavkou na čítanie je dobrý kontrast medzi písmenami a pozadím (v závislosti od farieb písmen a pozadia, prípadného vzoru alebo obrázka na pozadí a osvetlenia) a vhodná veľkosť písma. V prípade obrazovky počítača je dôležité, aby ste nemuseli rolovať horizontálne.

Zdá sa, že ľudské čítanie sa uskutočňuje ako séria krokov rozpoznávania slov so sakádami medzi nimi. Pri bežnom čítaní ľudia v skutočnosti „nečítajú“ každé slovo, ale skôr skenujú mnohé slová, pričom mnohé slová dopĺňajú tým, čo by sa tam logicky objavilo v kontexte. Je to možné, pretože ľudské jazyky vykazujú určité predvídateľné vzorce.

Proces zaznamenávania informácií, ktoré sa majú neskôr prečítať, je písanie. V prípade počítačového a mikrofišového úložiska je samostatným krokom zobrazenie napísaného textu. Pre ľudí je čítanie zvyčajne rýchlejšie a jednoduchšie ako písanie.

Čítanie je zvyčajne individuálna činnosť, hoci občas sa stáva, že človek číta nahlas pre ostatných poslucháčov. Hlasné čítanie pre vlastnú potrebu, na lepšie porozumenie, je formou intrapersonálnej komunikácie. Čítanie malým deťom je odporúčaným spôsobom na osvojenie si jazyka a vyjadrovania a na podporu porozumenia textu. Pred opätovným zavedením oddeleného textu v neskorom stredoveku sa schopnosť čítať potichu považovala skôr za pozoruhodnú. Pozri Alberto Manguel (1996) A History of Reading (Dejiny čítania). New York: Viking. Príslušná kapitola (2) je zverejnená na internete tu.

Gramotnosť je schopnosť čítať a písať; negramotnosť je zvyčajne spôsobená tým, že sa človek nemal možnosť naučiť tieto pojmy. Osoby trpiace dyslexiou majú často problémy s čítaním a/alebo písaním.

Ľudská schopnosť čítať je presne vysvetlená a predpovedaná fyziológiou a psychológiou ľudského oka. Oko je schopné prijať určité množstvo textu pomocou rozpätia zraku pri fixácii na text. Zmyslová pamäť je schopná udržať si položky v zornom poli na obdobie približne 300 milisekúnd. Krátkodobá pamäť alebo pracovná pamäť dokáže udržať menej materiálu (približne 4 položky naraz), ale na dlhšie obdobie (približne 30 sekúnd). Tieto približne 4 položky môžu byť slová, nadpisy alebo vety, v závislosti od predchádzajúcich znalostí čitateľa a rýchlosti čítania v rámci presne vymedzených hraníc rozsahu ľudského zraku. Ak sa materiál zopakuje alebo vhodne a zmysluplne priradí, prejde do dlhodobej pamäte, ktorej kapacita je potenciálne neobmedzená a môže tam zostať od 10 minút až po neobmedzenú dobu v závislosti od hĺbky spracovania a následného vybavenia.

Weaver identifikoval tri definície čítania:

Definícia 1: Naučiť sa čítať znamená naučiť sa vyslovovať slová.

Definícia 2: Naučiť sa čítať znamená naučiť sa identifikovať slová a získať ich
význam.

Definícia 3: Naučiť sa čítať znamená naučiť sa vnímať text tak, aby
získať z neho zmysel (1994, s. 15).

Weaver, C. (1994). Proces a prax čítania: Od sociálno-psycholingvistiky k
celého jazyka. Portsmouth, NH: Heinemann.

Bolo vyvinutých niekoľko techník, ktoré pomáhajú ľuďom zvýšiť rýchlosť čítania

Existujú prípady, keď sa veľmi malé deti naučili čítať bez toho, aby ich to niekto učil, ako je to opísané v knihe Učíme sa od detí, ktoré čítajú v ranom veku od Rhony Stainthorp a Diany Hughes.

Bežným testom pre deti a dospelých je požiadať ich o čítanie textov alebo slov so zvyšujúcou sa náročnosťou, až kým nie sú schopní čítať alebo porozumieť predloženým slovám. Týmto spôsobom sa určuje tzv. čitateľský vek. Napríklad priemerné dieťa vo veku 10 rokov má vek čítania 10 rokov. Ale 10-ročné dieťa, ktoré je na svoj vek pokročilé v čítaní, môže mať vek čítania 12 alebo 13 rokov, čo znamená, že má úroveň porozumenia na úrovni priemerného 12- alebo 13-ročného dieťaťa. V triede 12-ročných detí so zmiešanými schopnosťami sa vek čítania zvyčajne pohybuje od približne 8 do približne 16 rokov. Čitateľský vek nie je len funkciou inteligencie; ukázalo sa, že rôzne vyučovacie metódy a techniky precvičovania majú okamžitý vplyv na čitateľský vek. Schopnosť čítať sa po ukončení denného vzdelávania zvyčajne nezvyšuje. Úroveň čítania bulvárnych novín, hoci sú určené dospelým, je približne 9 – 12 rokov.

Štúdie ukázali, že americké deti, ktoré sa naučia čítať do tretej triedy, majú menšiu pravdepodobnosť, že skončia vo väzení, opustia školu alebo budú brať drogy. Dospelí, ktorí pravidelne čítajú literatúru, majú takmer trikrát vyššiu pravdepodobnosť, že navštívia divadelné podujatie, takmer štyrikrát vyššiu pravdepodobnosť, že navštívia múzeum umenia, viac ako dvaapolkrát vyššiu pravdepodobnosť, že sa budú venovať dobrovoľníckej alebo charitatívnej činnosti, a viac ako jedenapolkrát vyššiu pravdepodobnosť, že sa budú zúčastňovať na športových aktivitách[cit ].

Čítanie si vyžaduje viac osvetlenia ako mnohé iné činnosti. Preto sa možnosť pohodlného čítania v kaviarňach, reštauráciách, autobusoch, na zastávkach alebo v parkoch výrazne líši v závislosti od dostupného osvetlenia a dennej doby. Od 50. rokov 20. storočia boli mnohé kancelárie a učebne nadmerne osvetlené, čiastočne aj preto, že mnohé z prvých učebníc boli ovplyvnené výrobcami osvetlenia. Približne od roku 1990 sa začalo presadzovať vytváranie prostredia na čítanie s primeranou úrovňou osvetlenia (približne 600 až 800 luxov).

Neuropsychológia čítania

Kategórie
Psychologický slovník

Rozdiel medzi genotypom a fenotypom

V genetike sa rozlišuje genotyp a fenotyp. „Genotyp“ je úplná dedičná informácia organizmu, aj keď nie je vyjadrená. „Fenotyp“ sú skutočné pozorované vlastnosti organizmu, ako napríklad morfológia, vývoj alebo správanie. Toto rozlíšenie má zásadný význam pri štúdiu dedičnosti znakov a ich evolúcie.

Genotyp predstavuje jeho presnú genetickú výbavu – konkrétny súbor génov, ktoré má. Dva organizmy, ktorých gény sa líšia čo i len v jednom lokuse (mieste v genóme), majú rôzne genotypy. Prenos génov z rodičov na potomkov je pod kontrolou presných molekulárnych mechanizmov. Objavovanie týchto mechanizmov a ich prejavov sa začalo Mendelom a zahŕňa oblasť genetiky.

Fyzikálne vlastnosti organizmu priamo určujú jeho šance na prežitie a reprodukciu, zatiaľ čo dedičnosť fyzikálnych vlastností je len sekundárnym dôsledkom dedičnosti génov. Preto na správne pochopenie teórie evolúcie prostredníctvom prírodného výberu je potrebné pochopiť rozdiel medzi genotypom a fenotypom.

Mapovanie súboru genotypov na súbor fenotypov sa niekedy označuje ako genotypovo-fenotypová mapa.

Podobné genotypové zmeny môžu viesť k podobným fenotypovým zmenám, a to aj v širokom spektre druhov.

Genotyp organizmu je hlavným (v prípade morfológie zďaleka najväčším) faktorom ovplyvňujúcim vývoj fenotypu, ale nie je jediným. Aj dva organizmy s identickým genotypom sa zvyčajne líšia vo svojich fenotypoch. V každodennom živote sa s tým stretávame v prípade jednovaječných (t. j. identických) dvojčiat. Jednovaječné dvojčatá majú rovnaký genotyp, pretože ich genómy sú identické, ale nikdy nemajú rovnaký fenotyp, hoci ich fenotypy môžu byť veľmi podobné. Prejavuje sa to tým, že ich matky a blízki priatelia ich vždy dokážu od seba rozlíšiť, aj keď ostatní nemusia byť schopní vidieť jemné rozdiely. Ďalej sa jednovaječné dvojčatá dajú rozlíšiť podľa odtlačkov prstov, ktoré nikdy nie sú úplne identické.

Pojem fenotypová plasticita opisuje mieru, do akej je fenotyp organizmu determinovaný jeho genotypom. Vysoká miera plasticity znamená, že faktory prostredia majú silný vplyv na konkrétny fenotyp, ktorý sa vyvíja. Ak je plasticita nízka, fenotyp organizmu možno spoľahlivo predpovedať na základe znalosti genotypu bez ohľadu na osobitosti prostredia počas vývoja. Príklad vysokej plasticity možno pozorovať na larvách mloka1: keď tieto larvy vycítia prítomnosť predátorov, ako sú vážky, vyvinú sa im väčšie hlavy a chvosty v pomere k veľkosti tela a prejavia sa tmavšou pigmentáciou. Larvy s týmito znakmi majú väčšiu šancu na prežitie, keď sú vystavené predátorom, ale rastú pomalšie ako ostatné fenotypy.

Na rozdiel od fenotypovej plasticity sa koncept genetickej kanalizácie zaoberá tým, do akej miery fenotyp organizmu umožňuje vyvodzovať závery o jeho genotype. O fenotype sa hovorí, že je kanalizovaný, ak mutácie (zmeny v genóme) nemajú výrazný vplyv na fyzické vlastnosti organizmu. To znamená, že kanalizovaný fenotyp môže vzniknúť z veľkého množstva rôznych genotypov a v takom prípade nie je možné presne predpovedať genotyp na základe znalosti fenotypu (t. j. mapa genotyp-fenotyp nie je inverzná). Ak nie je prítomná kanalizácia, malé zmeny v genóme majú okamžitý vplyv na vzniknutý fenotyp.

Pojmy „genotyp“ a „fenotyp“ vytvoril Wilhelm Johannsen v roku 1911.

Skoršia verzia tohto článku bola uverejnená na portáli Nupedia.

Kategórie
Psychologický slovník

Kvantový počítač

Blochova guľa je reprezentáciou qubitu, základného stavebného prvku kvantových počítačov.

Kvantový počítač je akékoľvek zariadenie na výpočty, ktoré na vykonávanie operácií s údajmi priamo využíva výrazne kvantovo mechanické javy, ako sú superpozícia a previazanie. V klasickom (alebo konvenčnom) počítači sa množstvo údajov meria bitmi; v kvantovom počítači sa údaje merajú qubitmi. Základný princíp kvantového výpočtu spočíva v tom, že kvantové vlastnosti častíc možno použiť na reprezentáciu a štruktúrovanie údajov a že na vykonávanie operácií s týmito údajmi možno navrhnúť a vytvoriť kvantové mechanizmy.

Hoci kvantové výpočty sú ešte len v plienkach, uskutočnili sa experimenty, pri ktorých sa kvantové výpočtové operácie vykonávali na veľmi malom počte qubitov. Výskum v teoretických aj praktických oblastiach pokračuje šialeným tempom a mnohé národné vládne a vojenské agentúry financujúce kvantovú informatiku podporujú výskum kvantových počítačov na vývoj kvantových počítačov na civilné účely aj na účely národnej bezpečnosti, napríklad na kryptoanalýzu.
(Podrobnosti o súčasnom a minulom pokroku nájdete na časovej osi kvantovej výpočtovej techniky.)

Základ kvantovej výpočtovej techniky

V kvantovej mechanike je stav fyzikálneho systému (napríklad elektrónu alebo fotónu) opísaný vektorom v matematickom objekte nazývanom Hilbertov priestor. Realizácia Hilbertovho priestoru závisí od konkrétneho systému. Napríklad v prípade trojrozmerného systému s jednou časticou možno stav opísať pomocou komplexne hodnotenej funkcie definovanej na R3 (trojrozmerný priestor), ktorá sa nazýva vlnová funkcia. Ako je opísané v článku o kvantovej mechanike, táto funkcia má pravdepodobnostnú interpretáciu; obzvlášť dôležité je, že kvantové stavy môžu byť v superpozícii základných stavov. Predpokladá sa, že časový vývoj vektora stavu systému je unitárny, čo znamená, že je reverzibilný.

Klasický počítač má pamäť zloženú z bitov, pričom každý bit obsahuje buď jednotku, alebo nulu. Zariadenie počíta manipuláciou s týmito bitmi, t. j. prenášaním týchto bitov z pamäte do (prípadne súboru) logických hradiel a späť. Kvantový počítač udržiava vektor qubitov. Qubit môže obsahovať jednotku, nulu alebo ich superpozíciu. Kvantový počítač funguje tak, že manipuluje s týmito qubitmi, t. j. prenáša tieto bity z pamäte do (prípadne do súboru) kvantových logických brán a späť.

Diskusiu o základných aspektoch kvantovej výpočtovej techniky nájdete v článku o kvantových obvodoch.

Najprv uvažujme klasický počítač, ktorý pracuje s 3-bitovým registrom. V každom okamihu sú bity v registri v určitom stave, napríklad 101. V kvantovom počítači však môžu byť qubity v superpozícii všetkých klasicky povolených stavov. V skutočnosti je register opísaný vlnovou funkciou:

kde koeficienty , , , , … sú komplexné čísla, ktorých amplitúdy na druhú sú pravdepodobnosti merania qubitov v každom stave. Z toho vyplýva, že je pravdepodobnosť zmerať register v stave 010. Je dôležité, aby tieto čísla boli komplexné, vzhľadom na to, že fázy čísel môžu navzájom konštruktívne a deštruktívne interferovať; to je dôležitá vlastnosť pre kvantové algoritmy.

Pre n qubitový kvantový register si záznam stavu registra vyžaduje 2n komplexných čísel (3qubitový register vyžaduje 23 = 8 čísel). V dôsledku toho počet klasických stavov zakódovaných v kvantovom registri rastie exponenciálne s počtom qubitov. Pre n=300 je to približne 1090, čo je viac stavov, ako je atómov v známom vesmíre. Všimnite si, že všetky koeficienty nie sú nezávislé, pretože pravdepodobnosti musia byť rovné 1. Reprezentácia je tiež (pre väčšinu praktických prípadov) nejedinečná, pretože neexistuje spôsob, ako fyzicky rozlíšiť konkrétny kvantový register od podobného registra, v ktorom boli všetky amplitúdy vynásobené rovnakou fázou, napríklad -1, i alebo všeobecne akýmkoľvek číslom na komplexnom jednotkovom kruhu.
Dá sa ukázať, že dimenzia množiny stavov n qubitového registra je 2n+1 – 2. Pozri Blochovu sféru.

Inicializácia, vykonávanie a ukončenie

V našom príklade si obsah qubitových registrov môžeme predstaviť ako 8-rozmerný komplexný vektor. Algoritmus pre kvantový počítač musí tento vektor inicializovať v určitom špecifikovanom tvare (závislom od konštrukcie kvantového počítača). V každom kroku algoritmu sa tento vektor modifikuje vynásobením jednotkovou maticou. Táto matica je určená fyzikou zariadenia. Jednotkový charakter matice zabezpečuje, že matica je invertovateľná (takže každý krok je reverzibilný).

Po ukončení algoritmu sa musí osemrozmerný komplexný vektor uložený v registri nejakým spôsobom odčítať z qubitového registra pomocou kvantového merania. Podľa zákonov kvantovej mechaniky však toto meranie poskytne náhodný trojbitový reťazec (a zničí aj uložený stav). Tento náhodný reťazec možno použiť pri výpočte hodnoty funkcie, pretože (podľa návrhu) je rozdelenie pravdepodobnosti nameraného výstupného bitového reťazca skreslené v prospech správnej hodnoty funkcie. Opakovaným spustením kvantového počítača a meraním výstupu možno s vysokou pravdepodobnosťou určiť správnu hodnotu väčšinovým výberom výstupov. Stručne povedané, kvantové výpočty sú pravdepodobnostné, presnejšiu formuláciu nájdete v časti kvantový obvod.

Kvantový algoritmus sa implementuje vhodnou postupnosťou jednotkových operácií. Všimnite si, že pre daný algoritmus sa operácie vždy vykonávajú v presne rovnakom poradí. Neexistuje žiadny príkaz „IF THEN“, ktorý by menil poradie, pretože neexistuje spôsob, ako prečítať stav qubitu pred konečným meraním. Existujú však operácie podmieneného hradla, ako je riadené hradlo NOT alebo CNOT.

Podrobnejšie informácie o postupnostiach operácií používaných pre rôzne algoritmy nájdete v časti univerzálny kvantový počítač, Shorův algoritmus, Groverov algoritmus, Deutschov-Jozsaov algoritmus, kvantová Fourierova transformácia, kvantové hradlo, kvantový adiabatický algoritmus a kvantová korekcia chýb. Taktiež sa odkazuje na rastúcu oblasť kvantového programovania.

Sila kvantových počítačov

Existujú niektoré schémy digitálneho podpisu, o ktorých sa predpokladá, že sú bezpečné proti kvantovým počítačom. Pozri napríklad Lamportove podpisy.

Možno nie tak prekvapivo by kvantové počítače mohli byť užitočné aj na simulácie kvantovej mechaniky. Táto myšlienka siaha až k Richardovi Feynmanovi (1982), ktorý si všimol, že nie je známy žiadny algoritmus na simuláciu kvantových systémov na klasickom počítači, a navrhol študovať využitie kvantových počítačov na tento účel. Zrýchlenie dosiahnuté kvantovými počítačmi by mohlo byť rovnako veľké ako pri faktorizácii. To by mohlo byť veľkým prínosom pre fyziku, chémiu, materiálovú vedu, nanotechnológiu, biológiu a medicínu, ktoré sú dnes obmedzené pomalou rýchlosťou kvantovo-mechanických simulácií. Napríklad niektoré moderné simulácie, ktoré trvajú superpočítaču IBM Blue Gene roky, by kvantovému počítaču trvali len niekoľko sekúnd.

Táto dramatická výhoda kvantových počítačov bola doteraz objavená len pri týchto troch problémoch: faktorizácia, diskrétny logaritmus a simulácie kvantovej fyziky. Neexistuje však žiadny dôkaz, že táto výhoda je skutočná: stále sa môže objaviť rovnako rýchly klasický algoritmus (hoci niektorí to považujú za nepravdepodobné). Existuje ešte jeden problém, v ktorom majú kvantové počítače menšiu, hoci výraznú (kvadratickú) výhodu. Je to kvantové vyhľadávanie v databáze a dá sa vyriešiť Groverovým algoritmom. V tomto prípade je výhoda dokázateľná. Tým sa nepochybne stanovuje, že (ideálne) kvantové počítače sú lepšie ako klasické počítače aspoň pre jeden problém.

Príkladom je program na prelomenie hesla, ktorý sa pokúša uhádnuť heslo k zašifrovanému súboru (za predpokladu, že heslo má maximálnu možnú dĺžku).

Pri úlohách so všetkými štyrmi vlastnosťami bude na nájdenie odpovede pomocou klasického počítača potrebných v priemere (n + 1)/2 odhadov. Čas kvantového počítača na vyriešenie bude úmerný druhej odmocnine z n. To môže byť veľmi veľké zrýchlenie, ktoré niektoré problémy skráti z rokov na sekundy. Dá sa použiť na útok na symetrické šifry, ako sú Triple DES a AES, pokusom o uhádnutie tajného kľúča. Dá sa však proti nemu aj ľahko brániť, a to zdvojnásobením veľkosti tohto kľúča. Existujú aj komplikovanejšie metódy na bezpečnú komunikáciu, napríklad pomocou kvantovej kryptografie.

Bez ohľadu na to, či sa podarí preukázať, že niektorý z týchto problémov má na kvantovom počítači výhodu, bude mať vždy tú výhodu, že je vynikajúcim nástrojom na štúdium kvantovo-mechanických interakcií, čo je samo o sebe pre vedeckú komunitu obrovskou hodnotou.

V súčasnosti nie sú známe žiadne iné praktické problémy, pri ktorých by kvantové počítače poskytovali veľké zrýchlenie oproti klasickým počítačom. Výskum pokračuje a možno sa nájdu ďalšie problémy.

Problémy a praktické otázky

Pri budovaní kvantového počítača existuje množstvo praktických problémov a kvantové počítače zatiaľ riešia len triviálne problémy. David DiVincenzo z IBM uviedol nasledujúce požiadavky na praktický kvantový počítač:

Ak zhrnieme tento problém z pohľadu inžiniera, je potrebné vyriešiť úlohu vybudovania systému, ktorý je izolovaný od všetkého okrem mechanizmu merania a manipulácie. Okrem toho je potrebné vedieť vypnúť prepojenie qubitov s meraním, aby nedošlo k dekoherencii qubitov pri vykonávaní operácií na nich.

Jedným z hlavných problémov je udržanie súčastí počítača v koherentnom stave, pretože najmenšia interakcia s vonkajším svetom by spôsobila rozpad systému. Tento efekt spôsobuje porušenie unitárneho charakteru (presnejšie invertovateľnosti) kvantových výpočtových krokov. Časy dekoherencie pre kandidátske systémy, najmä čas priečnej relaxácie T2 (terminológia používaná v technológii NMR a MRI, nazývaný aj čas odfázovania), sa pri nízkej teplote zvyčajne pohybujú v rozmedzí nanosekúnd až sekúnd. V prípade optických prístupov je tento problém zložitejší, pretože tieto časy sú rádovo nižšie a často uvádzaný prístup na jeho prekonanie využíva prístup optického tvarovania impulzov. Miera chybovosti je zvyčajne úmerná pomeru času operácie a času dekoherencie, preto sa každá operácia musí dokončiť oveľa rýchlejšie, ako je čas dekoherencie.

Ak je chybovosť dostatočne malá, predpokladá sa, že je možné použiť kvantovú korekciu chýb, ktorá opravuje chyby spôsobené dekoherenciou, čím sa umožní, aby celkový čas výpočtu bol dlhší ako čas dekoherencie. Často uvádzaný (ale dosť arbitrárny) údaj pre požadovanú chybovosť v každom hradle je 10-4. To znamená, že každé hradlo musí byť schopné vykonať svoju úlohu 10 000-krát rýchlejšie, ako je čas dekoherencie systému.

Splnenie tejto podmienky škálovateľnosti je možné pre širokú škálu systémov. Použitie korekcie chýb však so sebou prináša náklady na výrazne zvýšený počet potrebných qubitov. Počet potrebný na faktorizáciu celých čísel pomocou Shorovho algoritmu je stále polynomiálny a predpokladá sa, že sa pohybuje medzi L4 a L6, kde L je počet bitov čísla, ktoré sa má faktorovať. Pre 1000-bitové číslo to znamená potrebu 1012 až 1018 qubitov. Výroba a kontrola tohto veľkého počtu qubitov nie je triviálna pre žiadny z navrhovaných návrhov.

Fyzikálny realizmus navrhovaných schém na opravu kvantových chýb bol spochybnený, pretože ich teoretická analýza predpokladá dostupnosť pomocných qubitov, ktoré sú samy o sebe bezchybné, napriek nenulovému odfázovaniu, ktoré musí nastať v každom procese, ktorý trvá nenulový čas. Pre teoretikov je stále aktuálnou výzvou špecifikovať z hľadiska qubitov a sekvencií operácií proces, ktorý by udržiaval stav jedného qubitu bez toho, aby sa predpokladala dostupnosť idealizovaných qubitov alebo operácií.

Veľmi odlišným prístupom k problému stability a dekoherencie je vytvorenie topologického kvantového počítača s anionmi, kvázi-časticami používanými ako vlákna a spoliehajúcimi sa na teóriu uzlov na vytvorenie stabilných logických hradiel.

Existuje niekoľko kandidátov na kvantové výpočty, medzi nimi:

V roku 2005 výskumníci z Michiganskej univerzity zostrojili polovodičový čip, ktorý fungoval ako iónová pasca. Takéto zariadenia vyrobené štandardnými litografickými technikami môžu ukázať cestu k škálovateľným nástrojom na kvantové výpočty. Vylepšená verzia bola vyrobená v roku 2006.

Spoločnosť D-Wave Systems Inc (dwavesys.com) tvrdí, že je prvým a jediným poskytovateľom kvantových výpočtových systémov na svete, ktoré sú určené na prevádzku komerčných aplikácií. Dňa 13. februára 2007 uskutočnila prvú demonštráciu svojho kvantového počítačového systému Orion, ktorý je postavený na 16-qubitovom supravodivom adiabatickom kvantovom počítačovom procesore. Očakávajú sa ďalšie demonštrácie.

Kvantové výpočty v teórii výpočtovej zložitosti

Predpokladaný vzťah BQP k iným problémovým priestorom

V tejto časti je uvedený prehľad toho, čo je v súčasnosti matematicky známe o výkone kvantových počítačov. Opisuje známe výsledky z teórie výpočtovej zložitosti a teórie výpočtovej techniky, ktoré sa zaoberajú kvantovými počítačmi.

Trieda problémov, ktoré môžu byť efektívne riešené kvantovými počítačmi, sa nazýva BQP, čo znamená „obmedzená chyba, kvantový, polynomiálny čas“. Kvantové počítače spúšťajú len náhodné algoritmy, takže BQP na kvantových počítačoch je obdobou BPP na klasických počítačoch. Je definovaný ako množina problémov riešiteľných algoritmom s polynomiálnym časom, ktorého pravdepodobnosť chyby je ohraničená od jednej štvrtiny (Nielsen & Chuang 2000). O kvantovom počítači sa hovorí, že „rieši“ problém, ak pre každý prípad bude jeho odpoveď správna s vysokou pravdepodobnosťou. Ak toto riešenie prebieha v polynomiálnom čase, potom je tento problém v BQP.

Predpokladá sa, že BQP je disjunktná s NP-úplnou a striktnou nadmnožinou P, ale to nie je známe. Celočíselná faktorizácia aj diskrétny log sú v BQP. Oba tieto problémy sú NP problémy, o ktorých sa predpokladá, že sú mimo BPP, a teda aj mimo P. O oboch sa predpokladá, že nie sú NP-úplné. Existuje všeobecná mylná predstava, že kvantové počítače dokážu riešiť NP-úplné problémy v polynomiálnom čase. Nie je známe, že je to pravda, a všeobecne sa predpokladá, že je to nepravda.

Operátor pre kvantový počítač si možno predstaviť ako zmenu vektora vynásobením s určitou maticou. Násobenie maticou je lineárna operácia. Daniel S. Abrams a Seth Lloyd ukázali, že ak by sa dal navrhnúť kvantový počítač s nelineárnymi operátormi, potom by mohol riešiť NP-úplné problémy v polynomiálnom čase. Dokonca by to mohol urobiť aj pre #P-úplné problémy. Neveria, že takýto stroj je možný.

Hoci kvantové počítače sú niekedy rýchlejšie ako klasické počítače, počítače vyššie opísaného typu nedokážu vyriešiť žiadne problémy, ktoré by klasické počítače nedokázali vyriešiť, ak by mali dostatok času a pamäte (aj keď možno také množstvo, ktoré by sa prakticky nikdy nedalo použiť). Turingov stroj dokáže tieto kvantové počítače simulovať, takže takýto kvantový počítač by nikdy nemohol vyriešiť nerozhodnuteľný problém, ako je problém zastavenia. Existencia „štandardných“ kvantových počítačov nevyvracia Churchovu-Turingovu tézu (Nielsen a Chuang 2000).

V poslednom čase sa mnohí výskumníci začali zaoberať možnosťou využitia kvantovej mechaniky na hyperpočítanie, teda na riešenie nerozhodnuteľných problémov. Takéto tvrdenia sa stretli so značnou skepsou, či je to vôbec teoreticky možné; viac informácií nájdete v článku o hyperpočítačoch.

. arXiv:quant-ph/9508027
.

. arXiv:quant-ph/9605043
.

. arXiv:quant-ph/0102078
.

. arXiv:quant-ph/9605011
.

Umelá inteligencia – Keramické inžinierstvo – Výpočtová technika – Elektronika – Energia – Skladovanie energie – Inžinierska fyzika – Environmentálne technológie – Materiálová veda a inžinierstvo – Mikrotechnológie – Nanotechnológie – Jadrové technológie – Optické inžinierstvo – Zoografia

Komunikácia – Grafika – Hudobné technológie – Rozpoznávanie reči – Vizuálne technológie

Stavebníctvo – Finančné inžinierstvo – Výroba – Stroje – Ťažba – Podniková informatika

Bomby – Zbrane a munícia – Vojenská technika a vybavenie – Námorná technika

Domáce spotrebiče – Domáce technológie – Vzdelávacie technológie – Potravinárske technológie

Letecký a kozmický priemysel – Poľnohospodársky – Architektonický – Bioinžiniersky – Biochemický – Biomedicínsky – Keramický – Chemický – Stavebný – Počítačový – Konštrukčný – Kryogénny – Elektrický – Elektronický – Environmentálny – Potravinársky – Priemyselný – Materiály – Mechanický – Mechatronický – Metalurgický – Banský – Námorný – Jadrový – Ropný – Softvér – Konštrukčný – Systémy – Textilný – Tkanivový

Biomedicínske inžinierstvo – Bioinformatika – Biotechnológie – Chemická informatika – Technika požiarnej ochrany – Zdravotnícke technológie – Farmaceutické technológie – Bezpečnostné inžinierstvo – Sanitárne inžinierstvo

Letectvo a kozmonautika – Letecké a kozmické inžinierstvo – Námorné inžinierstvo – Motorové vozidlá – Vesmírne technológie – Doprava

Kategórie
Psychologický slovník

Jednotka intenzívnej starostlivosti

Toto je základný článok. Pozri Psychologické aspekty intenzívnej starostlivosti

Jednotka intenzívnej starostlivosti (JIS) alebo jednotka intenzívnej starostlivosti (JIS) je špecializované zariadenie v nemocnici, ktoré poskytuje intenzívnu medicínsku starostlivosť. Prvýkrát túto myšlienku v USA uplatnil Dr. William Mosenthal, chirurg v Dartmouth-Hitchcock Medical Center.

Bežné vybavenie na jednotke intenzívnej starostlivosti zahŕňa mechanický ventilátor na podporu dýchania cez endotracheálnu trubicu alebo tracheotomický otvor, dialyzačné zariadenie na liečbu problémov s obličkami, zariadenie na neustále monitorovanie telesných funkcií, sieť intravenóznych liniek, hadičiek na kŕmenie, nazogastrických hadičiek, odsávacích čerpadiel, drénov a katétrov a širokú škálu liekov na liečbu hlavného ochorenia, navodenie sedácie, zníženie bolesti a prevenciu sekundárnych infekcií.

Medicína naznačuje vzťah medzi objemom JIS a kvalitou starostlivosti o mechanicky ventilovaných pacientov. Po úprave na závažnosť ochorenia, demografické premenné a charakteristiky JIS (vrátane personálneho zabezpečenia intenzívnymi lekármi) bol vyšší objem JIS významne spojený s nižšou úmrtnosťou na JIS a v nemocnici. Napríklad upravená úmrtnosť na JIS (pre pacienta s priemerným predpokladaným rizikom úmrtia na JIS) bola 21,2 % v nemocniciach s 87 až 150 mechanicky ventilovanými pacientmi ročne a 14,5 % v nemocniciach so 401 až 617 mechanicky ventilovanými pacientmi ročne.

Zdravotnícky personál zvyčajne tvoria intenzivisti so vzdelaním v oblasti internej medicíny, chirurgie alebo anestézie. Súčasťou personálu, ktorý zabezpečuje kontinuitu starostlivosti o pacientov, je v súčasnosti aj mnoho praktických sestier a asistentov lekára so špecializovaným vzdelaním.
Personál zvyčajne zahŕňa špeciálne vyškolené registrované zdravotné sestry pre intenzívnu starostlivosť, registrovaných respiračných terapeutov, odborníkov na výživu, fyzioterapeutov atď.

Kategórie
Psychologický slovník

Projekcia (obranný mechanizmus)

Psychologickú projekciu (alebo projekčnú predpojatosť) možno definovať ako nevedomý predpoklad, že ostatní zdieľajú rovnaké alebo podobné myšlienky, presvedčenia, hodnoty alebo postoje k danej téme. Podľa teórií Sigmunda Freuda ide o psychologický obranný mechanizmus, pri ktorom človek „premieta“ svoje vlastné nežiaduce myšlienky, motivácie, túžby, pocity – v podstate časti seba samého – na niekoho iného (zvyčajne na inú osobu, ale vyskytuje sa aj psychologická projekcia na zvieratá a neživé objekty). Projekcia teda zahŕňa predstavu alebo presvedčenie, že tieto pocity vyvolávajú iní. Princíp projekcie je v psychológii dobre známy.

„Emócie alebo vzruchy, ktoré sa ego snaží odvrátiť, sa „rozdeľujú“ a potom sa pociťujú ako niečo, čo je mimo ega… vnímané v inej osobe. Je to bežný proces. Súvisiaca obrana „projektívnej identifikácie“ sa od projekcie líši tým, že impulz premietnutý na vonkajší objekt sa nejavil ako niečo cudzie a vzdialené egu, pretože spojenie ja s týmto premietaným impulzom pokračuje“.

V jednom z príkladov tohto procesu môže mať človek myšlienky na neveru voči manželovi alebo inému partnerovi. Namiesto toho, aby sa subjekt vedome zaoberal týmito nežiaducimi myšlienkami, nevedome premieta tieto pocity na druhú osobu a začne si myslieť, že druhá osoba má myšlienky na neveru a že môže mať pomer. Týmto spôsobom môže subjekt získať „ospravedlnenie svojho svedomia – ak premieta svoje vlastné impulzy k nevere na partnera, ktorému je zaviazaný“. V tomto zmysle projekcia súvisí s popieraním, pravdepodobne jediným primitívnejším obranným mechanizmom ako projekcia, ktorý ako všetky obranné mechanizmy zabezpečuje funkciu, ktorou človek môže chrániť vedomú myseľ pred pocitom, ktorý je inak odpudzujúci.

Projekcia sa môže zaviesť aj ako prostriedok na získanie alebo ospravedlnenie určitých činov, ktoré by sa za normálnych okolností považovali za kruté alebo ohavné. Často to znamená premietanie falošných obvinení, informácií atď. na jednotlivca s jediným cieľom udržať si vlastnú vytvorenú ilúziu. Jedným z mnohých problémov procesu, pri ktorom „niečo nebezpečné, čo sa pociťuje vo vnútri, možno preniesť von – proces „projekcie“ – je, že v dôsledku toho „sa projektant môže trochu vyčerpať a ochabnúť v charaktere, pretože stratí časť svojej osobnosti“.

Rozdeľovanie, rozdeľovanie a projekcia sú spôsoby, ktorými si ego udržiava ilúziu, že má všetko pod kontrolou. Okrem toho, keď sú jednotlivci zapojení do projekcie, môžu byť neschopní prístupu k pravdivým spomienkam, zámerom a skúsenostiam, dokonca aj o svojej vlastnej povahe, čo je bežné pri hlbokej traume.

Príkladom môže byť osoba (napríklad Alica), ktorá cíti odpor k inej osobe (povedzme Bobovi), ale jej podvedomie jej nedovolí, aby si túto negatívnu emóciu uvedomila. Namiesto toho, aby si priznala, že k Bobovi cíti odpor, premieta svoj odpor na Boba, takže jej vedomá myšlienka nie je „Nemám rada Boba“, ale „Zdá sa, že Bob ma nemá rád“. Takto možno vidieť, že projekcia súvisí s popieraním, jediným ďalším obranným mechanizmom, ktorý je primitívnejší ako projekcia. Alica poprela časť seba samej, ktorá sa zúfalo snaží dostať na povrch. Nemôže kategoricky poprieť, že nemá rada Boba, a tak namiesto toho bude projektovať nechuť, mysliac si, že Bob nemá rád ju.
Iný a ironický príklad je, ak by Alica povedala: „Zdá sa, že Bob premieta svoje pocity do mňa.“ To by bolo pre ňu veľmi nepríjemné.

Ďalším príkladom takéhoto správania môže byť obviňovanie druhého z vlastného zlyhania. Myseľ sa môže vyhnúť nepríjemnému pocitu vedomého priznania si osobných chýb tým, že tieto pocity udržiava v nevedomí a presmeruje libidinálne uspokojenie pripútaním alebo „premietnutím“ tých istých chýb na inú osobu alebo objekt.

Peter Gay ju opisuje ako „operáciu vytláčania pocitov alebo želaní, ktoré jednotlivec považuje za úplne neprijateľné – príliš hanebné, príliš obscénne, príliš nebezpečné – tým, že ich pripisuje inému“. (Freud: Život pre našu dobu, strana 281)

Teóriu rozvinul Sigmund Freud – v listoch Wilhelmovi Fliessovi „“Návrh H“ sa zaoberá projekciou ako obranným mechanizmom“ – a ďalej ju zdokonalila jeho dcéra Anna Freudová; z tohto dôvodu sa niekedy označuje ako Freudova projekcia.

Tento koncept predvídal Friedrich Nietzsche:

Psychologická projekcia je predmetom knihy Roberta Blyho Malá kniha o ľudskom tieni. „Tieň“ – termín používaný v jungovskej psychológii na označenie rôznych psychologických projekcií – sa vzťahuje na projektovaný materiál.

Filozof Ludwig Feuerbach založil svoju teóriu náboženstva z veľkej časti na myšlienke projekcie, t. j. myšlienke, že antropomorfné božstvo je vonkajšou projekciou ľudských úzkostí a túžob.

„Tieň“ – termín používaný v jungovskej psychológii na opis jedného druhu psychologickej projekcie – sa vzťahuje na premietaný materiál z osobného nevedomia jednotlivca. Jungovci sa domnievajú, že „politická agitácia vo všetkých krajinách je plná takýchto projekcií, rovnako ako klebety na dvore malých skupín a jednotlivcov“. Marie-Louise Von Franzová rozšírila pohľad na projekciu o javy v knihe Patterns of Creativity Mirrored in Creation Myths: „… kdekoľvek sa známa realita zastaví, kde sa dotýkame neznámeho, tam sa premieta archetypálny obraz“.

Psychologická projekcia je jedným z lekárskych vysvetlení uhranutia, ktoré sa pokúšajú diagnostikovať správanie postihnutých detí v Saleme v roku 1692. Historik John Demos tvrdí, že príznaky uhranutia, ktoré sa vyskytli u postihnutých dievčat v Saleme počas čarodejníckej krízy, boli spôsobené tým, že dievčatá prechádzali psychologickou projekciou. Demos tvrdí, že dievčatá mali kŕčovité záchvaty spôsobené potlačenou agresiou a vďaka špekuláciám o čarodejníctve a uhranutí boli schopné túto agresiu bez obvinenia premietať.

Pri riešení psychickej traumy je niekedy obranným mechanizmom protiprojekcia, vrátane posadnutosti pokračovať a zotrvávať v opakujúcej sa situácii spôsobujúcej traumu a nutkavej posadnutosti vnímaným pôvodcom traumy alebo jej projekciou.

Jung píše, že „všetky projekcie vyvolávajú protiprojekciu, keď si objekt neuvedomuje kvalitu, ktorú naň subjekt premieta“.

V psychopatológii je projekcia obzvlášť často používaným obranným mechanizmom u ľudí s určitými poruchami osobnosti: „Napríklad pacienti s paranoidnou osobnosťou používajú projekciu ako primárnu obranu, pretože im umožňuje zbaviť sa nepríjemných pocitov a pripísať ich iným.

Podľa Kernberga sú všetky „primitívne obrany, ako je rozštiepenie, [projekcia] a projekčná identifikácia, bežne spojené s primitívne organizovanými osobnosťami, ako je „:

Na základe teórie, že „jednotlivec „premieta“ niečo zo seba do všetkého, čo robí, v súlade s koncepciou expresívneho správania Gordona Allporta“, boli na pomoc pri hodnotení osobnosti vytvorené projektívne techniky. „Dve najznámejšie projektívne techniky sú Rorschachove atramentové škvrny a tematický apercepčný test (TAT)“.

Kategórie
Psychologický slovník

Nezávislé premenné

Nezávislá premenná je premenná, o ktorej sa predpokladá, že ovplyvňuje alebo určuje závislú premennú. Môže sa meniť podľa potreby a jej hodnoty nepredstavujú problém, ktorý si vyžaduje vysvetlenie v analýze, ale berú sa jednoducho ako dané.

V závislosti od kontextu sú nezávislé premenné známe aj ako prediktívne premenné, regresory, kontrolované premenné, manipulované premenné alebo vysvetľujúce premenné.

Všeobecnejšie povedané, nezávislá premenná je vec, ktorú niekto aktívne kontroluje/zmenil, zatiaľ čo závislá premenná je vec, ktorá sa mení ako výsledok. Nezávislé premenné teda pôsobia ako katalyzátory pre závislé premenné. Inými slovami, nezávislá premenná je „predpokladanou príčinou“, zatiaľ čo závislá premenná je „predpokladaným dôsledkom“ nezávislej premennej.

V experimentálnom dizajne je nezávislá premenná náhodná premenná, ktorá sa používa na definovanie skupín liečby.

Mzda zamestnanca závisí od odpracovaného času. Čas je nezávislá premenná, ktorá sa u zamestnancov líši, a mzda sa vypočítava priamo z konkrétneho množstva času. Mzda teda závisí od odpracovaného času.

V štúdii o tom, ako rôzne dávky lieku súvisia so závažnosťou príznakov choroby, by výskumník mohol porovnať rôzne príznaky (závislá premenná) pri rôznych dávkach (nezávislá premenná) a pokúsiť sa vyvodiť záver.

Nezávislá premenná sa nazýva aj prediktívna premenná.

Pri grafickom znázorňovaní súboru zozbieraných údajov sa nezávislá premenná znázorňuje na osi x (pozri kartézske súradnice).

V matematike, vo funkčnej analýze, sa tradovalo definovať množinu nezávislých premenných ako jedinú množinu premenných v danom kontexte, ktorú možno meniť. Lebo hoci každá funkcia definuje bilaterálny vzťah medzi premennými, a dokonca je pravda, že dve premenné môžu byť spojené implicitnou rovnicou (porovnaj napríklad definíciu kruhu, ), pri výpočte derivácií je napriek tomu potrebné brať skupinu premenných ako „nezávislé“, inak derivácia nemá význam.

Kategórie
Psychologický slovník

Genetický drift

Genetický drift alebo alelický drift je zmena frekvencie variantu génu (alely) v populácii v dôsledku náhodného výberu vzorky.
Alely v potomstve sú vzorkou alel v rodičoch a náhoda zohráva úlohu pri určovaní toho, či daný jedinec prežije a bude sa rozmnožovať. Frekvencia alel v populácii je podiel kópií jedného génu, ktoré majú určitú formu. Genetický drift môže spôsobiť, že varianty génov úplne vymiznú, a tým sa zníži genetická variabilita.

Keď je alel málo, účinok genetického driftu je väčší, a keď je ich veľa, účinok je menší. O relatívnom význame prirodzeného výberu v porovnaní s neutrálnymi procesmi vrátane genetického driftu sa viedli vášnivé diskusie. Ronald Fisher zastával názor, že genetický drift zohráva v evolúcii nanajvýš malú úlohu, a tento názor zostal dominantný niekoľko desaťročí. V roku 1968 Motoo Kimura oživil diskusiu svojou neutrálnou teóriou molekulárnej evolúcie, ktorá tvrdí, že väčšina prípadov, keď sa genetická zmena rozšíri v populácii (hoci nie nevyhnutne zmeny fenotypov), je spôsobená genetickým driftom.

Analógia s plechovkami farby

Maliar P1 má na korbe svojho auta 20 plechoviek s farbou, 10 červených a 10 modrých. Iný maliar (P2, predstavujúci nasledujúcu generáciu) príde s 20 prázdnymi plechovkami, ktoré chce naplniť. Prvý maliar mu vyhovie, naplní prázdnu plechovku z jednej zo svojich náhodne vybraných plechoviek a vráti svoju plechovku na korbu svojho nákladného auta. Takto pokračuje a plní prázdne plechovky zo svojej (o ktorej budeme predstierať, že v nej nikdy nedošla farba), až kým sa nenaplní všetkých 20 plechoviek.

P2 odnesie svojich 20 plechoviek, teraz plných farby, na korbu svojho vlastného nákladného auta. P3 ho čaká s 20 prázdnymi plechovkami. Pokračujte donekonečna. Nakoniec maliar odíde s 20 plechovkami rovnakej farby.

Je zrejmé, že sa to môže stať pri akejkoľvek generácii – ak by si napríklad P1 pri plnení prázdnych plechoviek P2 náhodou vždy vybral jednu zo svojich červených plechoviek, P2 by odišiel s 20 plechovkami červenej farby – a teda by nemal žiadnu modrú farbu, ktorú by mohol dať P3, ktorý by sa musel uspokojiť so všetkou červenou. O niečo menej zrejmé je, že šanca, že sa tak stane, je menšia, ak je počet plechoviek, ktoré treba naplniť (teda veľkosť populácie), väčší. Pri 20 plechovkách je pravdepodobnosť, že si P1 vždy vyberie červenú plechovku, (1/2)20 – približne jedna k miliónu. Pri 200 plechovkách je pravdepodobnosť 1 ku 1,6×1060, čo je menej pravdepodobné ako vybrať konkrétny atóm spomedzi všetkých atómov na Slnku.

Väčší počet plechoviek nám poskytuje lepšiu štatistickú vzorku, čo znamená, že počet červených a modrých plechoviek pravdepodobne zostane oveľa bližšie k počtu, ktorý bol v predchádzajúcej generácii. Genetický drift je vo veľkých populáciách slabší – frekvencia alely (t. j. podiel plechoviek, ktoré sú červené, v našom príklade) sa bude medzi generáciami meniť pomalšie, ak je veľkosť populácie veľká. Naopak, v malých populáciách je drift rýchly – pri iba 4 plechovkách môže trvať iba niekoľko iterácií, kým budú mať všetky rovnakú farbu. Genetický drift má teda tendenciu rýchlejšie eliminovať variabilitu v malých populáciách; veľké populácie budú mať tendenciu mať väčšiu genetickú diverzitu.

V tejto simulácii dochádza k fixácii modrej „alely“ v priebehu piatich generácií.

Pravdepodobnosť a frekvencia alel

V teórii pravdepodobnosti zákon veľkých čísel predpovedá, že pri veľkej populácii dochádza v priebehu času k malým zmenám. Keď je však reprodukčná populácia malá, vplyvom chyby výberu vzorky sa môžu frekvencie alel výrazne zmeniť. Genetický drift sa preto považuje za dôsledný mechanizmus evolučných zmien predovšetkým v malých, izolovaných populáciách.

Tento efekt možno ilustrovať na zjednodušenom príklade. Uvažujme veľmi veľkú kolóniu baktérií izolovanú v kvapke roztoku. Baktérie sú geneticky identické s výnimkou jedného génu s dvoma alelami označenými A a B. Polovica baktérií má alelu A a druhá polovica má alelu B. A aj B majú teda frekvenciu alely 1/2.

(A-A-A-A), (B-A-A-A), (A-B-A-A), (B-B-A-A), (A-A-B-A), (B-A-B-A), (A-B-B-A), (B-B-B-A), (A-A-A-B), (B-A-A-B), (A-B-A-B), (B-B-A-B), (A-B-B-B).

Ak spočítame všetky kombinácie s rovnakým počtom A a B, dostaneme nasledujúcu tabuľku. Pravdepodobnosti sú vypočítané s trochu chybným predpokladom, že veľkosť vrcholovej populácie bola nekonečná.

Pravdepodobnosť jednej z možných kombinácií je

kde 1/2 (pravdepodobnosť alely A alebo B pre každú prežívajúcu baktériu) sa vynásobí štyrikrát (celková veľkosť vzorky, čo je v tomto príklade celkový počet prežívajúcich baktérií).

Ako vidno z tabuľky, celkový počet možných kombinácií, ktoré majú rovnaký (zachovaný) počet alel A a B, je šesť a ich pravdepodobnosť je 6/16. Celkový počet možných alternatívnych kombinácií je desať a pravdepodobnosť nerovnakého počtu alel A a B je 10/16.

Celkový počet možných kombinácií možno reprezentovať ako binomické koeficienty a možno ich odvodiť z Pascalovho trojuholníka. Pravdepodobnosť pre ktorúkoľvek z možných kombinácií možno vypočítať pomocou vzorca

kde N je počet baktérií a k je počet alel A (alebo B) v kombinácii. Funkcia „()“ znamená binomický koeficient a možno ju vyjadriť ako „N vybrať k“. Pomocou vzorca vypočítajte pravdepodobnosť, že medzi sebou prežijú štyri baktérie, ktoré majú dve alely A a dve alely B.

Ku genetickému driftu dochádza vtedy, keď sa frekvencia alel v populácii mení v dôsledku náhodných udalostí. V tomto príklade sa populácia zmenšila len na štyroch náhodne preživších, čo je jav známy ako populačné úzke hrdlo. Pôvodná kolónia začínala s rovnakým rozložením alel A a B, ale je pravdepodobné, že zostávajúca populácia štyroch členov má nerovnomerné rozloženie. Pravdepodobnosť, že táto prežívajúca populácia prejde driftom (10/16), je vyššia ako pravdepodobnosť, že zostane rovnaká (6/16).

Matematické modely genetického driftu

Matematické modely genetického driftu možno riešiť buď pomocou procesov vetvenia, alebo pomocou difúznej rovnice opisujúcej zmeny frekvencie alel.

Uvažujme gén s dvoma alelami, A alebo B. V diploidnej populácii pozostávajúcej z N jedincov je 2N kópií každého génu. Jedinec môže mať dve kópie tej istej alely alebo dve rôzne alely. Frekvenciu jednej alely môžeme nazvať p a frekvenciu druhej q. Wright-Fisherov model predpokladá, že generácie sa neprekrývajú. Napríklad jednoročné rastliny majú presne jednu generáciu za rok. Každá kópia génu nájdená v novej generácii je nezávisle náhodne vybraná zo všetkých kópií génu v starej generácii. Vzorec na výpočet pravdepodobnosti získania k kópií alely, ktorá mala v poslednej generácii frekvenciu p, je potom nasledovný

kde symbol „!“ označuje faktorovú funkciu. Tento výraz možno formulovať aj pomocou binomického koeficientu,

Moranov model predpokladá prekrývanie generácií. V každom časovom kroku je jeden jedinec vybraný na reprodukciu a jeden jedinec je vybraný na smrť. Takže v každom časovom kroku sa počet kópií danej alely môže zvýšiť o jednu, znížiť o jednu alebo môže zostať rovnaký. To znamená, že prechodová matica je tridiagonálna, čo znamená, že matematické riešenia sú jednoduchšie pre Moranov model ako pre Wrightov-Fisherov model. Na druhej strane, počítačové simulácie sa zvyčajne ľahšie vykonávajú pomocou Wright-Fisherovho modelu, pretože je potrebné vypočítať menej časových krokov. V Moranovom modeli trvá N časových krokov, kým sa prejde jedna generácia, kde N je efektívna veľkosť populácie. Vo Wright-Fisherovom modeli stačí jeden.

V praxi poskytujú Moranov model a Wright-Fisherov model kvalitatívne podobné výsledky, ale genetický drift prebieha v Moranovom modeli dvakrát rýchlejšie.

Ak je rozptyl v počte potomkov oveľa väčší, ako je rozptyl daný binomickým rozdelením, ktoré predpokladá Wright-Fisherov model, potom pri rovnakej celkovej rýchlosti genetického driftu (rozptyl efektívnej veľkosti populácie) je genetický drift menej silnou silou v porovnaní s výberom.

Náhodné vplyvy iné ako chyba výberu vzorky

Náhodné zmeny frekvencií alel môžu byť spôsobené aj inými vplyvmi ako chybou výberu vzorky, napríklad náhodnými zmenami selekčného tlaku.

Hardyho-Weinbergov princíp hovorí, že v dostatočne veľkých populáciách zostávajú frekvencie alel z jednej generácie na druhú konštantné, pokiaľ nie je rovnováha narušená migráciou, genetickou mutáciou alebo selekciou.

Populácie nezískavajú nové alely z náhodného výberu alel, ktoré prechádzajú do ďalšej generácie, ale výber môže spôsobiť zánik existujúcej alely. Keďže náhodný odber vzoriek môže odstrániť alelu, ale nie ju nahradiť, a keďže náhodné poklesy alebo nárasty frekvencie alel ovplyvňujú očakávané rozdelenie alel v nasledujúcej generácii, genetický drift vedie populáciu ku genetickej uniformite v priebehu času. Keď alela dosiahne frekvenciu 1 (100 %), hovorí sa, že je v populácii „fixovaná“, a keď alela dosiahne frekvenciu 0 (0 %), stratí sa. Keď sa alela stane fixnou, genetický drift sa zastaví a frekvencia alely sa nemôže zmeniť, pokiaľ sa do populácie nezavedie nová alela prostredníctvom mutácie alebo toku génov. Aj keď je teda genetický drift náhodný, nesmerovaný proces, pôsobí na elimináciu genetickej variability v priebehu času.

Rýchlosť zmeny frekvencie alel pri drifte

Desať simulácií náhodného genetického driftu jednej danej alely s počiatočným rozdelením frekvencie 0,5 meraným v priebehu 50 generácií, opakovaných v troch reprodukčne synchrónnych populáciách rôznych veľkostí. Vo všeobecnosti platí, že alely driftujú k strate alebo fixácii (frekvencia 0,0 alebo 1,0) výrazne rýchlejšie v menších populáciách.

Za predpokladu, že genetický drift je jedinou evolučnou silou pôsobiacou na alelu, po t generáciách v mnohých replikovaných populáciách, ktoré začínajú s frekvenciami alel p a q, je rozptyl frekvencie alel v týchto populáciách

Za predpokladu, že genetický drift je jedinou evolučnou silou, ktorá pôsobí na alelu, je v danom čase pravdepodobnosť, že sa alela v populácii nakoniec zafixuje, jednoducho jej frekvencia v populácii v danom čase.
Napríklad, ak je frekvencia p pre alelu A 75 % a frekvencia q pre alelu B 25 %, potom je pri neobmedzenom čase pravdepodobnosť, že sa alela A nakoniec v populácii ustáli, 75 % a pravdepodobnosť, že sa ustáli alela B, 25 %.

Očakávaný počet generácií, počas ktorých dôjde k fixácii, je úmerný veľkosti populácie, takže sa predpokladá, že k fixácii dôjde oveľa rýchlejšie v menších populáciách. Zvyčajne sa na určenie týchto pravdepodobností používa efektívna veľkosť populácie, ktorá je menšia ako celková veľkosť populácie. Efektívna populácia (Ne) zohľadňuje faktory, ako je úroveň príbuzenského kríženia, štádium životného cyklu, v ktorom je populácia najmenšia, a skutočnosť, že niektoré neutrálne gény sú geneticky prepojené s inými, ktoré sú pod selekciou. Efektívna veľkosť populácie nemusí byť rovnaká pre každý gén v tej istej populácii.

Jeden z výhľadových vzorcov, ktorý sa používa na aproximáciu očakávaného času, kým sa neutrálna alela stane fixnou v dôsledku genetického driftu, je podľa Wrightovho-Fisherovho modelu

kde T je počet generácií, Ne je efektívna veľkosť populácie a p je počiatočná frekvencia danej alely. Výsledkom je očakávaný počet generácií, ktoré uplynú, kým dôjde k fixácii danej alely v populácii s danou veľkosťou (Ne) a frekvenciou alely (p).

Očakávaný čas straty neutrálnej alely v dôsledku genetického driftu možno vypočítať ako

Ak sa mutácia objaví iba raz v dostatočne veľkej populácii, aby bola počiatočná frekvencia zanedbateľná, vzorce možno zjednodušiť na

pre priemerný počet generácií očakávaných pred fixáciou neutrálnej mutácie a

pre priemerný počet generácií, ktoré sa očakávajú pred stratou neutrálnej mutácie.

Čas do straty pri drifte aj mutácii

Uvedené vzorce sa vzťahujú na alelu, ktorá je už v populácii prítomná a nepodlieha mutácii ani selekcii. Ak sa alela stráca mutáciou oveľa častejšie, ako sa získava mutáciou, potom mutácia, ako aj drift môžu ovplyvniť čas do straty. Ak alela náchylná na stratu mutáciou začína v populácii ako fixná a stráca sa mutáciou rýchlosťou m na replikáciu, potom očakávaný čas v generáciách do jej straty v haploidnej populácii je daný

kde sa rovná Eulerovej konštante. Prvé priblíženie predstavuje čas čakania, kým sa objaví prvý mutant určený na stratu, pričom strata potom nastáva relatívne rýchlo genetickým driftom, pričom trvá čas Ne<<1/m. Druhá aproximácia predstavuje čas potrebný na deterministickú stratu akumuláciou mutácií. V oboch prípadoch je čas do fixácie dominantne ovplyvnený mutáciou prostredníctvom člena 1/m a je menej ovplyvnený efektívnou veľkosťou populácie.

Genetický drift verzus prirodzený výber

Hoci oba procesy ovplyvňujú evolúciu, genetický drift pôsobí náhodne, zatiaľ čo prirodzený výber funguje nenáhodne. Zatiaľ čo prirodzený výber má svoj smer a vedie evolúciu k dedičným adaptáciám na aktuálne prostredie, genetický drift nemá žiadny smer a riadi sa len matematickou náhodou. Výsledkom je, že drift pôsobí na genotypové frekvencie v populácii bez ohľadu na ich fenotypové účinky. Naopak, selekcia podporuje šírenie alel, ktorých fenotypové účinky zvyšujú prežitie a/alebo reprodukciu ich nositeľov. Výber znižuje frekvencie alel, ktoré spôsobujú nepriaznivé vlastnosti, a ignoruje tie, ktoré sú neutrálne.

V prirodzených populáciách nepôsobí genetický drift a prírodný výber izolovane, ale vždy sú v hre obe sily. Miera ovplyvnenia alel driftom alebo selekciou sa však líši v závislosti od veľkosti populácie. Veľkosť driftu na frekvencie alel za generáciu je väčšia v malých populáciách. Veľkosť driftu je dostatočne veľká na to, aby prevážila nad selekciou, keď je selekčný koeficient menší ako 1 vydelený efektívnou veľkosťou populácie. V dôsledku toho drift ovplyvňuje frekvenciu väčšieho počtu alel v malých populáciách ako vo veľkých.

Ak je frekvencia alel veľmi malá, drift môže prevážiť nad selekciou aj vo veľkých populáciách. Napríklad, zatiaľ čo nevýhodné mutácie sa vo veľkých populáciách zvyčajne rýchlo eliminujú, nové výhodné mutácie sú takmer rovnako náchylné na stratu v dôsledku genetického driftu ako neutrálne mutácie. Až keď frekvencia alel pre výhodnú mutáciu dosiahne určitý prah, genetický drift sa prejaví.

Matematika genetického driftu závisí od efektívnej veľkosti populácie, ale nie je jasné, ako súvisí so skutočným počtom jedincov v populácii. Genetická väzba na iné gény, ktoré sú pod selekciou, môže znížiť efektívnu veľkosť populácie, ktorú zažíva neutrálna alela. S vyššou mierou rekombinácie sa väzba znižuje a s ňou aj tento lokálny vplyv na efektívnu veľkosť populácie. Tento efekt je viditeľný v molekulárnych údajoch ako korelácia medzi lokálnou mierou rekombinácie a genetickou diverzitou a negatívna korelácia medzi hustotou génov a diverzitou na nekódujúcich miestach. Stochasticita spojená s prepojením s inými génmi, ktoré sú pod selekciou, nie je to isté ako chyba výberu vzorky a niekedy sa nazýva genetický ťah, aby sa odlíšila od genetického driftu.

Zmeny frekvencie alel v populácii po populačnom zúžení: rýchly a radikálny pokles veľkosti populácie znížil genetickú variabilitu populácie.

Úzke hrdlo populácie nastáva vtedy, keď sa populácia v dôsledku náhodnej environmentálnej udalosti v krátkom čase zmenší na výrazne menšiu veľkosť. Pri skutočnom úzkom hrdle populácie sú šance na prežitie ktoréhokoľvek člena populácie čisto náhodné a nezlepšuje ich žiadna konkrétna vrodená genetická výhoda. Úzke hrdlo môže mať za následok radikálne zmeny vo frekvenciách alel, ktoré sú úplne nezávislé od selekcie.

Vplyv úzkeho miesta v populácii môže byť trvalý, aj keď je úzke miesto spôsobené jednorazovou udalosťou, napríklad prírodnou katastrofou. Po úzkom mieste sa zvyšuje príbuzenské kríženie. To zvyšuje škody spôsobené recesívnymi škodlivými mutáciami v procese známom ako inbrídingová depresia. Najhoršie z týchto mutácií sú selektované, čo vedie k strate iných alel, ktoré sú s nimi geneticky spojené, v procese selekcie pozadia. To vedie k ďalšej strate genetickej rozmanitosti. Okrem toho trvalé znižovanie veľkosti populácie zvyšuje pravdepodobnosť ďalších výkyvov alel v dôsledku driftu v nasledujúcich generáciách.

V nedávnej minulosti bolo známych mnoho prípadov zúženia populácie. Pred príchodom Európanov žili v severoamerických prériách milióny stepných kurčiat. Len v štáte Illinois sa ich počet znížil z približne 100 miliónov vtákov v roku 1900 na približne 50 vtákov v 90. rokoch 20. storočia. Pokles populácie bol dôsledkom lovu a ničenia biotopov, ale náhodným dôsledkom bola strata väčšiny genetickej rozmanitosti druhu. Analýza DNA porovnávajúca vtáky z polovice storočia s vtákmi v 90. rokoch 20. storočia dokumentuje prudký pokles genetickej variability práve v posledných desaťročiach. V súčasnosti sa sliepka prériová väčšia vyznačuje nízkou reprodukčnou úspešnosťou.

Nadmerný lov spôsobil v 19. storočí aj vážne zúženie populácie tuleňa slonieho severného. Ich výsledný pokles genetickej variability možno odvodiť porovnaním s poklesom genetickej variability južných tuleňov sloních, ktorí neboli tak agresívne lovení.

Keď migruje veľmi málo členov populácie a vytvorí novú samostatnú populáciu, nastáva efekt zakladateľa. Počas určitého obdobia po založení dochádza v malej populácii k intenzívnemu driftu. Na obrázku to vedie k fixácii červenej alely.

Efekt zakladateľa je špeciálnym prípadom úzkeho hrdla populácie, ku ktorému dochádza, keď sa z pôvodnej populácie odštiepi malá skupina a vytvorí novú populáciu. Očakáva sa, že náhodná vzorka alel v práve vytvorenej novej kolónii bude aspoň v niektorých ohľadoch hrubo skresľovať pôvodnú populáciu. Je dokonca možné, že počet alel pre niektoré gény v pôvodnej populácii je väčší ako počet kópií génov v zakladateľoch, čo znemožňuje úplné zastúpenie. Ak je novovzniknutá kolónia malá, jej zakladatelia môžu výrazne ovplyvniť genetickú štruktúru populácie do ďalekej budúcnosti.

Dobre zdokumentovaným príkladom je migrácia Amišov do Pensylvánie v roku 1744. Dvaja členovia novej kolónie mali spoločnú recesívnu alelu pre Ellis-van Creveldov syndróm. Členovia kolónie a ich potomkovia majú tendenciu byť náboženskými izolantmi a zostávajú relatívne izolovaní. V dôsledku mnohých generácií príbuzenskej plemenitby je Ellisov-van Creveldov syndróm v súčasnosti medzi amišmi oveľa častejší ako v bežnej populácii.

Rozdiel v génových frekvenciách medzi pôvodnou populáciou a kolóniou môže tiež spôsobiť, že sa tieto dve skupiny v priebehu mnohých generácií výrazne rozídu. S narastajúcim rozdielom alebo genetickou vzdialenosťou sa môžu obe oddelené populácie geneticky aj feneticky odlišovať, hoci k tejto divergencii prispieva nielen genetický drift, ale aj prirodzený výber, tok génov a mutácie. Táto možnosť relatívne rýchlych zmien v génovej frekvencii kolónie viedla väčšinu vedcov k tomu, že považujú efekt zakladateľa (a následne aj genetický drift) za významnú hnaciu silu pri evolúcii nových druhov. Sewall Wright bol prvý, kto tento význam prisúdil náhodnému driftu a malým, novo izolovaným populáciám svojou teóriou posunu rovnováhy pri vzniku druhov. Po Wrightovi Ernst Mayr vytvoril mnoho presvedčivých modelov, ktoré dokazujú, že pokles genetickej variability a malá veľkosť populácie po efekte zakladateľa sú pre vývoj nových druhov kriticky dôležité. Dnes je však podpora pre tento názor oveľa menšia, pretože hypotéza bola opakovane testovaná prostredníctvom experimentálneho výskumu a výsledky boli prinajlepšom nejednoznačné.

Koncept genetického driftu prvýkrát predstavil jeden zo zakladateľov populačnej genetiky Sewall Wright. Prvýkrát použil pojem „drift“ v roku 1929, hoci v tom čase ho používal v zmysle riadeného procesu zmeny alebo prírodného výberu. Náhodný drift prostredníctvom chyby výberu vzoriek sa stal známy ako „Sewall-Wrightov efekt“, hoci sa mu nikdy úplne nepozdávalo, že mu dali jeho meno. Wright označoval všetky zmeny frekvencie alel buď ako „ustálený drift“ (napr. selekcia), alebo ako „náhodný drift“ (napr. chyba výberu vzorky). „Drift“ sa prijal ako technický termín výlučne v stochastickom zmysle. Dnes sa zvyčajne definuje ešte užšie, v zmysle chyby výberu vzorky. Wright napísal, že „obmedzenie „náhodného driftu“ alebo dokonca „driftu“ len na jednu zložku, účinky náhodného výberu vzoriek, má tendenciu viesť k zmätku“. Sewall Wright považoval proces náhodného genetického driftu prostredníctvom chyby vzorkovania za rovnocenný s procesom inbrídingu, ale neskoršie práce ukázali, že sú odlišné.

Na začiatku modernej evolučnej syntézy vedci práve začínali spájať novú vedu o populačnej genetike s teóriou prírodného výberu Charlesa Darwina. Wright sa v tomto novom rámci zameral na vplyv príbuzenského kríženia na malé relatívne izolované populácie. Zaviedol koncepciu adaptívnej krajiny, v ktorej by javy ako kríženie a genetický drift v malých populáciách mohli tieto populácie vytláčať z adaptačných vrcholov, čo by zase umožnilo prírodnému výberu posúvať ich k novým adaptačným vrcholom. Wright si myslel, že menšie populácie sú vhodnejšie pre prirodzený výber, pretože „kríženie je dostatočne intenzívne na to, aby sa prostredníctvom náhodného driftu vytvorili nové interakčné systémy, ale nie dostatočne intenzívne na to, aby spôsobilo náhodné neadaptívne fixovanie génov“.

Wrightove názory na úlohu genetického driftu v evolučnom systéme boli kontroverzné takmer od samého začiatku. Jedným z najhlasnejších a najvplyvnejších kritikov bol jeho kolega Ronald Fisher. Fisher pripúšťal, že genetický drift zohráva v evolúcii určitú úlohu, ale zanedbateľnú. Fisher bol obviňovaný z nepochopenia Wrightových názorov, pretože vo svojej kritike Fisher akoby tvrdil, že Wright takmer úplne odmietol selekciu. Pre Fishera bolo vnímanie procesu evolúcie ako dlhého, stabilného, adaptačného postupu jediným spôsobom, ako vysvetliť stále rastúcu zložitosť z jednoduchších foriem. Diskusie však pokračovali medzi „gradualistami“ a tými, ktorí sa viac prikláňali k Wrightovmu modelu evolúcie, kde selekcia a drift spolu zohrávajú dôležitú úlohu.

V roku 1968 oživil diskusiu populačný genetik Motoo Kimura svojou neutrálnou teóriou molekulárnej evolúcie, podľa ktorej je väčšina genetických zmien spôsobená genetickým driftom pôsobiacim na neutrálne mutácie.

Úlohu genetického driftu prostredníctvom chyby výberu vzorky v evolúcii kritizovali John H. Gillespie a Will Provine, ktorí tvrdia, že selekcia na prepojených miestach je dôležitejšou stochastickou silou.