[論文レビュー] Resilience reconsidered: Case histories from disease ecology

Rodrick Wallace, Deborah Wallace|ArXiv.org|Oct 9, 2003

Global Public Health Policies and Epidemiology参考文献 67被引用数 3

ひとこと要約

本稿は、情報理論的粗化とアスリムトティック等確率定理による自己縮小を用いて、 habitat 劣化に対するパunctuated反応をモデル化する文化的・進化的枠組みにおいて、免疫系から社会的ネットワークに至る階層的認知サブモジュールを統合することで、生態的レジリエンスを再定義する。これは、米国における脱工業化と脱都市化の過程で公衆衛生に与える影響を含め、ストレス下における人間のエコシステムにおける準安定性を示している。

ABSTRACT

We expand the current understanding of ecological resilience to include the nested hierarchy of cognitive submodules that particularly, if not uniquely, delineates human ecosystems. These modules, ranging from the immune system to the local social network, are embedded in a cultural milieu which, to take the perspective of the evolutionary anthropologist Robert Boyd, ''is as much a part of human biology as the enamel on our teeth''. We begin by extending recent treatments of cognitive process as associated with characteristic information sources to a certain class of ecosystems through a generalization of coarse-graining. In the spirit of the Large Deviations Program, we then import renormalization formalism via the Asymptotic Equipartition Theorem to obtain punctuated response to parameters of increasing habitat degradation. A Legendre transform of an appropriate joint information permits analysis away from critical points, and generates the expected quasi-stability in a highly natural manner. We interweave the discussion with applications to the public health impacts of the massive deurbanization and deindustrialization presently afflicting the United States.

研究の動機と目的

• 人間システムに固有の階層的認知サブモジュールを含めるように、生態的レジリエンス理論を拡張すること。
• 病気生態学において、認知プロセスとエコシステムのレジリエンスの統合が不足している問題に取り組むこと。
• 情報理論的形式主義を用いて、進行的 habitat 劣化に対する人間エコシステムの反応をモデル化すること。
• レジリエンスの視点から、米国における大規模な脱都市化と脱工業化の公衆衛生的影響を分析すること。
• 非臨界パrameter領域において、連合情報のレジェンドル変換を通じて準安定性が自然に生じることを示すこと。

提案手法

• 情報理論における粗化技術を、認知的および生物学的階層にまたがるエコシステムレベルの反応を特徴付けるために一般化すること。
• アスリムトティック等確率定理を用いて、複雑系における典型列と情報量をモデル化すること。
• 環境的ストレスの増大に伴う、断続的遷移を自己縮小形式主義を用いてシミュレートすること。
• 臨界点から離れた領域におけるシステム行動を分析するため、連合情報に対してレジェンドル変換を実行すること。
• 免疫機能や社会的ネットワークなどの認知サブモジュールを、生物学的に不可分な文化的環境に統合すること。
• 文化的および生物学的サブシステムを相互に依存する情報源として扱うことで、人間エコシステムの劣化への反応をモデル化すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 人間エコシステムにおけるレジリエンスを、埋め込まれた認知的および生物学的サブシステムを含める形で再定義する方法は何か？
• RQ2 文化的進化は、環境劣化に対する人間集団のレジリエンスをどのように形作るか？
• RQ3 粗化やアスリムトティック等確率定理といった情報理論的ツールは、生態系における断続的反応をどのように明らかにするか？
• RQ4 連合情報のレジェンドル変換は、ストレス下でどのように準安定なシステム行動を生成するか？
• RQ5 認知的および文化的サブシステムを統合したレジリエンス枠組みから見た場合、脱工業化と脱都市化の公衆衛生的影響は何か？

主な発見

• 免疫機能や社会的ネットワークといった認知サブモジュールのレジリエンス理論への統合は、ストレス下でのシステム安定性を高める階層的構造を明らかにする。
• 自己縮小形式主義とアスリムトティック等確率定理の適用により、habitat 劣化に対する断続的反応が自然に生じる。
• 非臨界パrameter領域においても、連合情報のレジェンドル変換を通じて、数学的に自然に準安定性が生成される。
• 文化的システムが生理的特徴と同様に生物学的に不可分であることが示され、文化が人間の進化的生物学の一部であるという見解を支持する。
• 本モデルは、米国における脱工業化のような大規模な社会経済的移行の公衆衛生的影響を分析するためのフレームワークを提供する。
• 神経系や認知の分野における情報理論的手法を、特に病気生態学的文脈において、より広範なエコシステムダイナミクスへと一般化する成功事例である。